236

1. Electronica Basica

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 1. Electronica Basica
Page 2: 1. Electronica Basica

Ministerio de EducaciónViceministerio de Educación Superior de Formación Profesional

Dirección General de Formación de Maestros

PROGRAMA DE PROFESIONALIZACIÓN A DISTANCIA DE EDUCADORES/AS INTERINOS EN EDUCACIÓN ALTERNATIVA Y

EDUCACIÓN ESPECIAL

ESPECIALIDAD:

MENCIÓN:

NIVEL:

CARGA HORARIA:

Educación Técnica Tecnológica Productiva del área de Servicios

Electrónica y Electricidad

Técnico Básico

800/3800 Horas

Electricidad y Electrónica Básica

La Paz – Bolivia2012

Page 3: 1. Electronica Basica

FICHA TÉCNICA:

Responsable:Ministerio de EducaciónViceministerio de Educación Superior de Formación ProfesionalDirección General de Formación de MaestrosPrograma de Profesionalización a Distancia de Educadores/as Interinos en Educación Alternativa y Educación Especial - PROFE

Con el apoyo financiero de la Asociación Alemana para la Educación de Adultos

Page 4: 1. Electronica Basica

ÍNDICE

1. PRINCIPIOS DE ELECTRÓNICA

Reconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia1.1. LA ELECTRÓNICA1.2. DEFINICIONES ELÉCTRICAS BÁSICAS1.3. LA RESISTENCIA ELÉCTRICA1.4. LA BOBINA1.5. EL CAPACITOR O CONDENSADOR1.6. SIMBOLOGÍA ELECTRÓNICA1.7. CIRCUITOS ELÉCTRICOSApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

2. MULTÍMETRO DIGITAL Y MEDIDAS BÁSICASReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia2.1 EL MULTÍMETRO DIGITAL2.2 PARTES DE UN MULTÍMETRO DIGITAL2.3 SÍMBOLOS DEL MULTÍMETRO DIGITAL UTILIZADOS2.4 MEDIDAS REALIZADAS CON MULTÍMETRO DIGITALApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

3. LA LEY DE OHM Y LA POTENCIA ELÉCTRICA EN C.C. Reconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia3.1 LA LEY DE OHM3.2. Resistencia equivalente “Req” 3.3. Capacitancia equivalente “Ceq” 3.4. EL PROTOBOARDApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

4. LEYES DE KIRCHHOFFReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia4.1. LAS LEYES DE KIRCHHOFF

Page 5: 1. Electronica Basica

Apliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

5. TEOREMAS EN CIRCUITOS ELÉCTRICOSReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia5.1. DIVISOR DE TENSIÓN5.2. DIVISOR DE CORRIENTE5.3. TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN

6. TRANSFORMACIÓN DELTA-ESTRELLAReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia6.1. LA TRANSFORMACIÓN RESISTIVA6.2. TRANSFORMACIÓN DE DELTA A ESTRELLA6.3. TRANSFORMACIÓN DE ESTRELLA A DELTAApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

7. MEDIDAS BÁSICAS DE SEÑAL ALTERNAReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia7.1. La señal senoidal7.2. El Osciloscopio7.3. Medidas de desfases7.4. Circuitos eléctricos en régimen permanenteApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

8. EL DIODO SEMICONDUCTORReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia8.1. LOS SEMICONDUCTORES8.2. EL DIODO8.3. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CORRIENTE ALTERNA8.4. EL DIODO ZENERApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

9. EL TRANSISTORReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia

Page 6: 1. Electronica Basica

9.1. EL TRANSISTOR9.2. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORESApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

10. CIRCUITOS INTEGRADOS: AMPLIFICADORES OPERACIONALES YTEMPORIZADORES

Reconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia10.1 LOS CIRCUITOS INTEGRADOS10.2 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL10.3 EL TEMPORIZADOR NE555Apliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

11. PRINCIPIOS A LA ELECTRÓNICA DIGITALReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia11.1 SISTEMA NUMÉRICO BINARIO11.2 CIRCUITOS LÓGICOS CON DIODOS Y TRANSISTORESApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

12. COMPUERTAS LÓGICAS EN C.I. Reconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia12.1 FAMILIA LÓGICA DIGITAL TTL12.2 FUNCIONES LÓGICAS BÁSICASApliquemos lo aprendido en nuestra experienciaApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

13. ÁLGEBRA DE BOOLEReconstruyamos nuestra experienciaReflexionemos y profundicemos nuestra experiencia13.1 ÁLGEBRA DE BOOLEApliquemos lo aprendido en nuestra experiencia

GLOSARIOBIBLIOGRAFÍA

CUADERNILLO DE EVALUACIÓN

Page 7: 1. Electronica Basica

INTRODUCCIÓN

El presente módulo pretende brindarles una serie de temas referidos a la

electrónica básica, dentro de la electrónica analógica y la electrónica digital, los

cuales en cada unidad de aprendizaje, presentan cuestionamientos y alternativas;

planteamientos y conocimientos concretos, dignos de ser profundizados,

analizados y discutidos, junto con la puesta en práctica de lo planteado en la

autoevaluación, nacerán nuevas experiencias dentro este maravilloso campo de la

investigación, que constituyen el camino para construir nuevas articulaciones entre

la teoría y la práctica, entendiendo que la investigación debe partir de la práctica

cotidiana y la teoría debe ayudar a cuestionar y/o fundamentar la propia práctica.

Es importante recordar que los avances realizados dentro este campo electrónico

se desarrollaron mediante la aplicación de distintas teorías y la experimentación

con distintos materiales eléctricos, siendo para esto necesario comprender y

utilizar de manera correcta los conceptos matemáticos, físicos y eléctricos para

entender las aplicaciones de las leyes y teoremas necesarios en el análisis de los

distintos circuitos eléctricos y electrónicos.

Se elaboró para cada unidad de aprendizaje una prueba de autoevaluación teórica

práctica para que el lector pueda reforzar todo lo visto y aprendido en el módulo;

cabe recomendar que en la parte práctica, es necesario que el participante pueda

realizarlo en los ambientes y tiempos que necesite de acuerdo a su propio ritmo de

aprendizaje para obtener los resultados esperados. La electrónica, como cualquier

rama de estudios técnicos y tecnológicos, depende mucho de la práctica para

reforzar el conocimiento adquirido.

Por último para el desarrollo de las pruebas de autoevaluación se utiliza

simuladores electrónicos, los cuales son software de aplicación en este caso el

Page 8: 1. Electronica Basica

Circuit-Maker y el Proteus, el primero para el análisis básico de circuitos y el

segundo para un análisis más profesional y serio dentro el campo electrónico.

Vidher W. Bustillos D.

OBJETIVO HOLÍSTICO

Comprende definiciones, concepciones y teoremas de la electrónica analógica

como digital, para aplicarlos dentro su formación y aprendizaje como educadores

del Nivel Básico, Técnico Auxiliar y Técnico Medio de Formación Técnica

Tecnológica Productiva del Área de Servicios y del Área Industrial en Educación

de Personas Jóvenes y Adultas en las Menciones de “Electrónica” y “Electricidad

Industrial” del Programa PROFE.

Page 9: 1. Electronica Basica

1

Page 10: 1. Electronica Basica

RECUPEREMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Antes de leer la unidad, responde estas preguntas:

¿Tienes experiencia en electrónica? Explica cómo fue tu experiencia.Conozco algunas piezas pero no a profundidad ni se muy bien sus funciones

¿Qué utilidad encuentras en el conocimiento de la electrónica para tu economía?Bueno aunque me dedico a la electricidad si sería importante ya que me he topado con tarjetas electrónicas alguna ves de trabajo y seguro que aparecerán mucho mas.

¿Qué utilidad tiene la electrónica para el país?Bueno la tecnología avanza a pasos gigantescos y la base fundamental de esto está en la electrónica.

¿Qué utilidad tiene la electrónica para las personas y sus familias?En al actualidad están apareciendo muchas aparatos que funcionan electrónicamente y va ser necesario que aprendamos

Page 11: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

1.1. LA ELECTRÓNICA

¿Conoces a que se refiere el campo de la electrónica?

La electrónica se define como el campo de la ingeniería y de la física aplicada

relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos,

cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación,

transmisión, recepción y almacenamiento de información. Esta información puede

consistir en voz o música (señales de voz) en un receptor de radio, en una imagen

en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o

computadora.

De la anterior definición podemos observar que existen varios conceptos

relacionados a los cuales se tiene que hacer mención, es por eso que

empezaremos este módulo con distintas definiciones y simbología electrónica

básica, las cuales nos ayudarán a entender los conceptos que hacen a la

electrónica y que son parte de esta ciencia.

1.2. DEFINICIONES ELÉCTRICAS BÁSICAS

¿A qué se refiere el término corriente eléctrica?

Desde el punto de vista eléctrico, se entiende por corriente eléctrica, al flujo de

electrones que circula a través de un conductor eléctrico. La circulación de estos

Page 12: 1. Electronica Basica

electrones está determinada por las propiedades del medio a través del cual se

movilizan.

La corriente se divide en dos grandes ramas: alterna y continúa.

La corriente alterna, es la que cambia de polaridad y amplitud en función

del tiempo.

La corriente continua, es la que permanece con polaridad y amplitud

constante en función al tiempo.

¿Conoces los fenómenos asociados a la corriente eléctrica?

El paso de corriente eléctrica por un conductor eléctrico deja a su paso una serie

de fenómenos físicos, que han sido estudiados por distintos investigadores y en

algunos casos fueron aprovechados para otros usos, como:

El magnetismo: se inducen campos electromagnéticos en torno al

conductor por donde circula la corriente eléctrica continua, esto no se

produce con corriente alterna, ya que al cambiar constantemente el sentido

del campo, no se logra ningún efecto magnetizador.

La Temperatura: En todo aparato existe un calentamiento debido al

funcionamiento, porque todo conductor posee una resistencia intrínseca

que, aunque sea muy baja, produce un consumo extra de energía, que al

no ser aprovechada por el equipo, es disipada al ambiente en forma de

calor.

Se puede decir que: circulación de electrones y corriente eléctrica son

sinónimos.

¿En qué se mide la corriente eléctrica?

La corriente eléctrica se la definió como la circulación de electrones por unidad de

tiempo, es evidente que se podría medir en electrones/Seg.; pero la carga de un

electrón es tan pequeña que los números serían muy altos, es decir que la unidad

electrones/segundos. No es práctica.

Page 13: 1. Electronica Basica

Es por eso que se idearon unidades prácticas, tanto para la cantidad de

electricidad o carga eléctrica como para la corriente eléctrica dándole a esas

unidades el nombre de diferentes científicos que trabajaron con los fenómenos

eléctricos.

La unidad práctica de corriente eléctrica es el Coulomb (culombio) y es igual a

6280000000000000000 electrones, por lo tanto la unidad práctica de corriente

eléctrica es el Amperio y es igual a un Coulomb por segundo.

1 Amperio=1coulomb1 segundo

Para simplificar la notación se utilizan letras para representar a los diferentes

conceptos y unidades. En ese sentido la carga siempre se la representa por la

letra Q. La corriente eléctrica se representa por una I. Al tiempo se la representa

con la “t” minúscula. Con estas representaciones se puede escribir que la corriente

eléctrica es igual a:

I=Qt

[Amperios]

Las unidades siempre involucran los múltiplos y submúltiplos de las mismas. En

electrónica se utilizan por lo general los submúltiplos y los más utilizados en

electrónica son:

Prefijos Símbolo Cantidad de ceros

Giga G 109

Múl

tiplo

s

Mega M 106

Kilo K 103

Unidad - - -

mili m 10-3

Sub

múl

tiplo

s

micro μ 10-6

nano n 10-9

pico p 10-12

¿Sabes cuales son las fuentes permanentes de electricidad?

Page 14: 1. Electronica Basica

Las fuentes permanentes de electricidad se dividen en dos, estas son: químicas y

electromecánicas.

Una pila eléctrica es una fuente química de electricidad, dentro de la pila

se generan reacciones químicas cuyo resultado es la producción de

electrones, la pila eléctrica transforma energía química en eléctrica

Un dínamo es una máquina electromecánica que transforma energía

mecánica de rotación en energía eléctrica. En este caso la energía se

obtiene de una interacción magnética entre los electrones y el campo

magnético rotatorio del dínamo.

¿De qué depende la circulación de la corriente eléctrica?

Depende de la diferencia de carga existente entre dos polos eléctricos de una

fuente de electricidad y del tipo de conductor eléctrico con la cual interconectamos

a los mismos. No hace falta en realidad que uno de los cuerpos sea negativo y el

otro positivo. Si un polo está muy lleno de electrones y el otro sólo tiene un

pequeño exceso de electrones y se conectan por medio de un conductor eléctrico,

quien equilibrará las cargas de modo que ambos cuerpos tendrán luego de un

tiempo una cantidad de electrones promedio.

Se puede decir por lo tanto que la circulación de corriente depende de la diferencia

de potencial eléctrico entre los dos cuerpos (cuanto más cargado esta un cuerpo

que el otro) y del tipo de conductor eléctrico utilizado para establecer la unión

entre los cuerpos.

A esta diferencia de potencial, también se la conoce comúnmente como voltaje o

tensión dentro el campo eléctrico.

¿Qué es la tensión o voltaje?

La tensión o voltaje es la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito

eléctrico y es la encargada de hacer mover a los electrones dentro un circuito

cerrado. Su unidad de medida es el Voltio y se expresa con una V.

¿Qué son los componentes activos y pasivos?

Page 15: 1. Electronica Basica

Se denomina componentes pasivos, a aquellos componentes electrónicos

que no llegan a deformar la señal de entrada que lo atraviesa, conservando

las características propias de la señal, pudiendo solamente atenuarla

(disminuirla).Dentro de estos componentes pasivos se encuentran:

La resistencia, la bobina, y el capacitor

Se denomina componentes activos, a aquellos componentes electrónicos

que llegan a modificar las características propias de la señal que lo

atraviesa, recortándola, amplificándola o desfasándola. Dentro de estos

componentes activos se encuentran:

Los diodos, los transistores, los tiristores y los Circuitos integrados

1.3 LA RESISTENCIA ELÉCTRICA

¿Qué es la resistencia eléctrica?

Lasresistenciassonunoselementoseléctricoscuyamisiónesdificultarelpasodelacorrie

nte eléctrica que pasa a través de ellas. Su característica principal es su

resistencia óhmica a un que tienen otra importante que es la potencia máxima

que pueden disipar, está última característica, depende principalmente de la

construcción física del elemento.

Su unidad de medida es el Ohm y se la expresa con la letra Omega Ω. Se suele

utilizar esa misma unidad, así como dos de sus múltiplos: el Kilo-Ohmio (1KΩ) y el

Mega-Ohmio(1M Ω=106Ω).

El valor resistivo puede ser fijo o variable. En el primer caso hablamos de

resistencias fijas y en el segundo de resistencias variables, ajustables,

potenciómetros y reóstatos.

SÍMBOLOS:

Resistencias variables

Resistencias fijas

Page 16: 1. Electronica Basica

Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el

material con el que están constituidas:"resistencias de hilo de alambre", solamente

para disipaciones superiores a 2W. y "resistencias químicas o de carbón"

para ,disipaciones de potencias inferiores a 2W.

Resistencias de hilo de alambre

Generalmenteestánconstituidasporunsoportedematerialaislanteyresistenteala

temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia

propiamente dicha, constituida por un hilo de alambre cuya sección y resistividad

depende de la potencia y de la resistencia deseada.

En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un

tornillo o remache cuya misión, además de fijar en él el hilo de resistencia,

consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante soldadura. Por lo

general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a

un proceso de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y

evitar que las diversas espiras hagan contacto entre sí. Sobre este barniz suelen

marcarse con serigrafía los valores en ohmios y en vatios.

Ejemplo:

Como se observa en la figura anterior en ella vemos una resistencia de 250, que

A. hilo de conexión B. soporte cerámico C. arrollamientoD. recubrimiento de esmalte

Page 17: 1. Electronica Basica

puede disipar una potencia máxima de10vatios.

Resistencias químicas o de carbón

Las resistencias químicas o de carbón se realizan de forma más sencilla y

económica, utilizan carbón pulverizado mezclado consustancias aglomerantes.

La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la

resistividad por centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversos

valores. Existen tipos de carbón aglomerado, de película de carbón y de

película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico

aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa

de material resistivo.

En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código

de colores, hay una contraseña que determina la precisión de su valor

(aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contra seña

está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo.

Código de colores en las resistencias eléctricas

Las resistencias llevan grabadas sobre su cuerpo unas bandas de color que nos

permiten identificar el valor óhmico que éstas poseen. Esto es cierto para

Page 18: 1. Electronica Basica

resistencias de potencia pequeña (menorde2W.), y aquellas de potencia mayor,

generalmente llevan su valor impreso con números sobre su cuerpo.

Estos colores se han establecido internacionalmente, aunque algunos de ellos en

ocasiones pueden llevar a una confusión cuando no se pueden distinguir

claramente los colores. Otro caso de confusión puede presentarse cuando por

error leemos las bandas de color al revés y también cuando por deterioro la

resistencia se recalienta y los colores en su cuerpo cambian de color o no se

pueden distinguir.

ToleranciaMultiplicadorBanda3Banda2Banda1COLOR

Page 19: 1. Electronica Basica

1.4 LA BOBINA

Una BOBINA es un dispositivo electrónico que se usa para almacenar la energía

en forma de campo magnético. Una bobina está formada por un arrollamiento de

alambre de forma que el campo magnético generado por una espira afecte a las

espiras vecinas de forma que los campos magnéticos de todas las espiras se

sumen o contrarresten para formar una distribución espacial de campo magnético

alrededor de la bobina y que depende de su forma, número de espiras y de capas

y del material en el núcleo de la bobina.

SÍMBOLO:

L es el símbolo de inductancia que es la característica de una bobina que mide la

influencia de cada diferencial de longitud del alambre de la bobina sobre el resto

de la bobina, se mide en Henrios (H).

¿Qué es la inductancia?

Es un fenómeno producido en las bobinas (arrollamiento de un conductor eléctrico

sobre un núcleo), las cuales presentan mayor impedancia cuanto mayor sea la

frecuencia de la corriente aplicada.

Por ejemplo una bobina de una sola capa de espiras y que el diámetro sea muy

pequeño con respecto a su longitud su inductancia es:

L= N2∗μ∗Al

Donde:

N= Número de espiras

Page 20: 1. Electronica Basica

µ= Permeabilidad magnética del núcleo (del aire por una relativa del material)

µ=µa·µr

µr = Permeabilidad relativa del material del núcleo con respecto al aire, y µa

es la permeabilidad magnética del aire

l= Longitud de la bobina

A= Área transversal del núcleo

Identificación de bobinas

Hay dos formas de hacer la identificación de bobinas:

a) Inductancia impresa en el cuerpo de la bobina

b) Código de colores

Los colores se leen igual que el código de colores de resistencias, la franja 1 es el

primer dígito, la franja 2 es el segundo dígito y la franja 3 es el factor multiplicador,

el resultado da en micro henrios.

1.5 EL CAPACITOR O CONDENSADOR

Los condensadores son dispositivos electrónicos que se usan para almacenar la

energía en forma de campos electrostáticos.

Un condensador está formado por dos placas conductoras separadas por un

material aislante o dieléctrico, unos terminales unidos a las placas permiten la

conexión del condensador a otros elementos de circuito.

Page 21: 1. Electronica Basica

Clasificación por el tipo de dieléctrico.

Papel: Placas metálicas, papel de aluminio (enrollados),Poliester, Nylon, Aire,

Electrolitos, Tantalio, Cerámicos.

¿Qué es la capacitancia?

La capacitancia, es un fenómeno producido en los condensadores, los cuales

presentan menor impedancia cuanto mayor sea la frecuencia de la corriente

aplicada. Su unidad es el Faradio y se expresa con una letra F.

La capacidad de un condensador depende de su forma geométrica, del tamaño de

las placas (A), de la distancia entre placas (d) y de la permitividad relativa del

dieléctrico (r), por ejemplo para un condensador de placas paralelas con d muy

pequeña con relación a las dimensiones de las placas:

C = 0· r· A/d

Donde:0 = Permitividad al vacío =8,85 X 10-12 F/m

Los condensadores usados en circuitos electrónicos van de pF a 1 F.

Para adquirir un capacitor, se debe especificar su capacidad, el voltaje máximo al

que se puede cargar y la clase de condensador, por ejemplo condensador

electrolítico de 10 μF a 25 v.

Identificación de condensadores

Page 22: 1. Electronica Basica

Hay varias formas de hacer la identificación de condensadores:

a) Condensadores Electrolíticos

La capacidad viene identificada en microfaradios, en algunos casos no trae

la indicación de unidades, en estos condensadores es importante

conectarlos con la polaridad correcta de voltaje, el condensador trae una

franja que apunta a uno de los terminales indicando si es el terminal positivo

o negativo.

b) Condensadores no electrolíticos

Vienen marcados con un número entero de tres dígitos, se lee en forma

similar al código de colores de resistencias, primer y segundo dígitos de la

marca son primer y segundo dígitos de la capacidad y el tercer dígito de la

marca es un factor multiplicador o cantidad de ceros que hay que agregar,

el resultado es en pico faradios.

Se lee 4,7 y se agregan 3 ceros: 473 entonces 47000 pf que equivale a47

nFó 0.047 μF

Cuando aparecen letras como k, l, m, n, p no tienen significado en la

capacidad del condensador, las letras significan las tolerancias, en forma

similar a la cuarta franja de color de las resistencias.

c) Código de colores

Page 23: 1. Electronica Basica

Se leen igual que el código de colores de las resistencias, primera franja es

primer dígito, segunda franja es segundo dígito y la tercera franja es el

factor multiplicador, el resultado se da en picofaradios.Si aparece una

cuarta franja significa el voltaje máximo en centenas del voltio.

En el condensador de la izquierda vemos los siguientes datos:

Verde – azul-naranja= 56000pF = 56nF (este valor está expresado en pF).

El color negro indica una tolerancia del 20%, tal como veremos en la tabla

de abajo y el color rojo indica una tensión máxima de trabajo de 250v.

En el capacitor de la derecha vemos otra codificación la cual se lee:

Amarillo – violeta-rojo=4700pF= 4.7nFNo hay información de la tensión ni la tolerancia.

Page 24: 1. Electronica Basica

SÍMBOLOS

1.6 SIMBOLOGÍA ELECTRÓNICA

Dentro el campo de la electrónica, es muy importante la simbología para

representar componentes electrónicos, los cuales formaran circuitos eléctricos,

facilitando su representación y comprensión por personas dedicadas a esta área

de estudio.

Para la simbología electrónica, existen dos normas bien definidas estas son la

norma Americana y la norma Europea, la mayoría de los elementos y

componentes electrónicos, poseen aplicación y simbología universal, de forma tal

que sea reconocible por las personas que deban trabajar con él. Aún así existen

símbolos de componentes electrónicos diferentes, es por eso que al momento de

trabajar con simbología electrónica, debemos basarnos según alguna norma en

actual vigencia.

La norma: UNE 20-004-73 / CEI / DIN / IEC /ANSI presenta los siguientes

símbolos para la parte electrónica.

Page 25: 1. Electronica Basica
Page 26: 1. Electronica Basica

Como puede apreciarse, estos símbolos muestran la gran variedad que existe de

componentes electrónicos con su variante representada por incisos.

El inciso (a) representa a la norma Americana.

El inciso (b) representa a la norma Europea.

Page 27: 1. Electronica Basica

Se debe aclarar que todavía dentro de estos símbolos electrónicos no se están

contemplando los símbolos referidos a la electrónica digital.

Page 28: 1. Electronica Basica

2mA

6k

4k+24V

2k

1.7 CIRCUITOS ELÉCTRICOS

¿Sabes lo que es un circuito Eléctrico?

Se llama circuito eléctrico a la conexión consecutiva de dos o más componentes

eléctricos y/o electrónicos conectados mediante conductores eléctricos, por donde

fluye la corriente eléctrica sin interrupciones. Dentro de los circuitos eléctricos, se

tienen en particular dos de especial análisis, estos son: el circuito serie y el circuito

paralelo.

1.7.1 Los circuitos serie

Se llama circuito serie a la conexión de componentes electrónicos y

conductores eléctricos de manera consecutiva, donde cada uno de sus

terminales se conecta con el siguiente.

La característica principal de este tipo de circuitos es que la corriente es la

misma en todos sus puntos.

1.7.2 Circuitos paralelos

Como su nombre indica, en un circuito paralelo, los componentes eléctricos

y/o electrónicos serán conectados de manera paralela (uno sobre otro), este

tipo de circuito, se caracterizan porque la tensión en cada uno de los

componentes del circuito es la misma, en cambio la corriente total del

circuito se divide en función de todos los componentes del circuito.

A B

460

10k

1k

Page 29: 1. Electronica Basica

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1. El flujo de electrones por un conductor eléctrico, hace referencia a:

a) Voltaje b) Corriente c) Resistencia

2. La unidad de medida de las resistencias eléctricas es:

a) Amperio b) Ohmio c) Voltio

3. El siguiente símbolo μ corresponde a:

a) Kilo b) mili c) micro d) Ninguno

4. El siguiente exponente 103 corresponde a:

a) Kilo b) mili c) micro d) Ninguno

5. Dibuja los símbolos electrónicos de:

Componente Símbolo

Capacitor

Transistor NPN

Tierra

Page 30: 1. Electronica Basica

6. Dibuja un circuito serie con tres resistencias mostrando todas sus magnitudes

eléctricas.

7. Dibuja un circuito paralelo con tres resistencias mostrando todas sus

magnitudes eléctricas.

Page 31: 1. Electronica Basica

2

Page 32: 1. Electronica Basica

RECUPEREMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Describe y coloca ejemplos de:

1) Múltiplos y submúltiplos

2) Notación científica

Page 33: 1. Electronica Basica

3) Componentes electrónicos pasivos

Son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel

Componente Función más común

Condensador Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancia.

Inductor o BobinaAlmacenar o atenuar el cambio de energía debido a su poder de

autoinducción.

Resistor o

ResistenciaDivisión de intensidad o tensión, limitación de intensidad.

Page 34: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

2.1EL MULTÍMETRO DIGITAL

¿Conoces lo que es un multímetro digital?

Toda persona relacionada con la electricidad y la electrónica, sabe de la

importancia de contar con un multímetro o también conocido como multitester o

solamente Tester y sobre todo debe conocer el manejo de este instrumento de

medición eléctrica.

Este instrumento (multitester) permite realizar mediciones de las magnitudes

eléctricas fundamentales (voltaje, corriente, resistencia esencialmente) que hacen

al campo eléctrico y algunos también cuentan con la posibilidad de medir

frecuencia, capacidad eléctrica, temperatura, hfe de los transistores, etc.

Realizándolo con precisión y exactitud (dependiendo estas dos últimas

características del modelo y la marca del instrumento), presentando sus resultados

en forma numérica dentro de una pantalla de cristal líquido parecido a las

calculadoras.

¿Sabes qué ventajas te ofrece un multímetro digital?

Los multímetros digitales o multitester tienen las siguientes ventajas:

Lectura fácil y rápida

Precisión en la lectura

Bajo consumo de potencia

Muchos están dotados de conmutadores electrónicos que seleccionan el

alcance de medida y la polarización automática

2.2 PARTES DE UN MULTÍMETRO DIGITAL

Las partes de un multímetro digital son las siguientes básicamente:

Page 35: 1. Electronica Basica

Pantalla (dígitos LDC, indicador de unidades y funciones)

Interruptor de encendido y apagado

Selector de rangos

Comprobador de continuidad

Terminal de salida del miliamperímetro DC y AC

Terminal de salida para voltímetro y ohmetro

Terminal de salida común

Socket para probar condensadores (en algunos modelos)

Socket para probar transistores (en algunos modelos)

2.3 SÍMBOLOS DEL MULTÍMETRO DIGITAL UTILIZADOS

! ATENCIÓN observar las instrucciones

mA miliamperímetro

A amperímetro

mV milivoltímetro

V voltímetro

Ω óhmetro

Terminal de salida del amperímetro

D.C. y A.C.

Terminal de salida COMÚN

Terminal de salida para voltímetro y

óhmetro

VOLTÍMETRO de C.A.

AMPERÍMETRO

PANTALLA

OHMETRO

SELECTOR

VOLTÍMETRO de C.C.

Page 36: 1. Electronica Basica

COM terminal común

hFE probador de ganancia de transistores

AC corriente alterna

DC corriente continua

O))) continuidad con sonido

KHz frecuencímetro

2.4 MEDIDAS REALIZADAS CON MULTÍMETRO DIGITAL

2.4.1 Medidor de continuidad

Para acceder a la función de medidor de continuidad, simplemente mueva

la perilla o selector de rango hasta la posición marcada.

O )))

En el momento de unir las puntas de prueba, el multímetro emitirá un

beep(sonido de baja frecuencia) indicando que la resistencia en ambas

puntas es reducida.

Se a establecido que el beep se activa con cualquier resistencia inferior a

200Ω; así que si Ud. aplica las puntas de prueba a un circuito con una

resistencia menor o igual a 200Ω el beep se activará.

Está función resulta adecuada, cuando por ejemplo queremos verificar el

buen estado de un cable de conexión conectando simplemente las puntas

de prueba a sus dos extremos.

Cable o alambre

Page 37: 1. Electronica Basica

2.4.2 Medidor de resistencias

Para usar el multitester en la función de óhmetro, realizar los siguientes

pasos:

Conecte las puntas de prueba a los dos extremos de la resistencia

indistintamente de la polaridad.

La medición de resistencia utilizando un multitester digital implica elegir el

rango en el que se piense puede estar el valor e medir.

Si aparece en la pantalla del multímetro, un número 1, habrá que adoptar

un rango más alto; si aparece un cero “0” o un valor muy pequeño, habrá

que elegir un rango más bajo.

La medida más precisa será siempre la que más dígitos presente en la

pantalla del multímetro.

El símbolo utilizado para representar el ohm es la letra griega mayúscula

omega “Ω” y los múltiplos que se utilizan normalmente son:

Ohm Ω 1

Kilo Ohm KΩ 103

Mega Ohm MΩ 106

Resistencia eléctrica

Page 38: 1. Electronica Basica

El valor de la resistencia más su tolerancia, se lo puede determinar

mediante su código de colores distribuidos en 4 o 5 bandas o franjas tal

como se vio en la unidad de aprendizaje 1.

2.4.3 Medidor de voltajes

Generalmente los multímetros, están provistos para medir dos tipos de

voltaje, en función del tipo de corriente que circulará por ellos, para

identificarlos basta con verificar los símbolos o signos en el instrumento:

--- Voltaje de corriente continua o directa DC (VDC).

~Voltaje de corriente alterna AC (VAC).

Para realizar un correcto uso del voltímetro de un multímetro digital, se

debe tomar en cuenta los siguientes puntos:

Para medir voltajes con el multímetro digital, se debe seleccionar la

función de voltímetro y a la vez seleccionar el rango más elevado o

mayor al valor que se va a medir.

Colocar las puntas de prueba en el dispositivo a medir conectado siempre

en configuración de circuito PARALELO.

Se debe tomar en cuenta el tipo de voltaje que se va a medir ya sea

voltajes continuos o alternos y seleccionar en el multímetro el

correspondiente.

Si el valor que aparece en el multímetro, no es lo suficientemente preciso,

hay que reducir o aumentar el rango tantas veces como sea necesario.

Page 39: 1. Electronica Basica

Si al reducir el rango solamente aparece el número 1 en la pantalla,

significa que se ha sobrepasado el límite mínimo de voltaje, se debe

cambiar el rango al valor inmediato superior.

Nota. -

Como se podrá apreciar, el voltímetro nos proporciona un dato numérico y

no proporciona datos sobre la forma de la señal o su frecuencia, como

también no proporciona el desfase que se tiene con respecto a otras

señales, todos estos aspectos son importantes en el momento de realizar

medidas con señales alternas.

2.4.4 Medidor de corriente

Para realizar un correcto uso del amperímetro de un multímetro digital, se

debe tomar en cuenta los siguientes puntos:

Primero seleccione la función de amperímetro y el rango de acuerdo a la

clase de corriente a medir ya sea CC. o C.A.

Segundo se conecta el amperímetro, en configuración de circuito SERIE,

cuidando la polaridad de sus puntas de prueba positiva (rojo) negativo

(negro) en el caso de medir CC.

Si las puntas de prueba fuesen conectadas equivocadamente, con el

valor de la corriente medida, aparecerá el signo negativo (-) en la pantalla

del multímetro, indicando que la polaridad se encuentra invertida.

Medida de tensión continua en una batería

(+) (-)

Page 40: 1. Electronica Basica

Si se va a medir con el amperímetro corrientes elevadas, se debe

conectar el chicotillo en el terminar correspondiente para evitar daños al

instrumento de medida.

Se debe tener mucho cuidado con el valor de corriente que se quiere

medir con el amperímetro del multímetro, porque si por algún motivo se

mide corrientes que exceden el rango elegido, el fusible interno del

amperímetro se quema evitando daños más serios al instrumento.

Nota. -

Se tiene que tener mucho cuidado al conectar el amperímetro a un circuito,

se lo debe conectar siempre en serie, tomando en cuenta el rango más alto

permitido para realizar las mediciones.

Algunas veces el amperímetro no marca ningún valor porque su fusible

interno se encuentra quemado por una anterior mala medición, en ese caso

se puede proceder a cambiar el fusible por otro de idénticas características

de corriente y voltaje, si por algún motivo se coloca otro fusible de distinto

valor puede ocasionar daños serios al instrumento de medida.

(-) (+)El amperímetro siempre se conecta en circuito serie

Page 41: 1. Electronica Basica

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1° Medidas de resistencia eléctrica

No COLORES DE LAS RESISTENCIASVALOR LEÍDO MAS LA TOLERANCIA [Ω]

VALOR MEDIDO CON OHMETRO [Ω]

1 Rojo, Rojo, Rojo, Oro 22 5%

2 Café, Negro, Rojo, Negro 10

3 Café, Verde, Naranja, Plata 153 10%

4 Amarillo, Violeta, Café, Rojo 472 2%

2° Medidas de voltaje

NoFUENTE DE ALIMENTACIÓN

CONSTANTEVALOR MEDIDO CON

VOLTÍMETRO [V]

1 Pila seca AA (doble A)

2 Pila seca AAA (triple A)

3 Batería Pequeña de radios y juguetes

3° Medidas de corriente

NoValor de la resistencia

sin tolerancia(Ω)

Valor de la fuente de alimentación

(V)

VALOR MEDIDO DE LA CORRIENTE CON

AMPRÍMETRO[A]

1 1 K 9

2 10 K 9

3 100 K 9

4 100 9

5 470 3

6 2K2 = 2,2 K 3

7 4K7 = 4,7 K 3

Page 42: 1. Electronica Basica

3

Page 43: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Expliquemos con ejemplos lo siguiente:

1) La ley de Ohm

Nos determina el funcionamiento de cada uno de las magnitudes de un circuito

eléctrico, y nos dice que la corriente es directamente proporcional a la tensión e

inversamente proporcional a la resistencia.

2) La ley de Ohm y su relación con la Potencia Eléctrica

Por ejemplo esta leyes están basada en la experimentación lo podemos ver

cuando queremos transporta a grandes distancias con la idea que nos e pierda la

potencia se juega con los valores de intensidad y voltaje haciendo en este caso

subir o elevar la tensión y reducir la intensidad de corriente

3) Resistencia equivalente en circuito serie y paralelo.

Las resistencias en el caso de circuitos en serie se suman o sea se hace grande

creando caída de tensión en cada una de ellas. Sin embargo en la de paralelo

ocurre lo contrario

Análisis del protoboard es una herramienta muy útil en momento de armar

circuitos, sin utilizar soldadura permanente y sin someter el elemento eléctrico a

ninguna forma de calor o choque térmico el cual puede afectar sus características

de funcionamiento. Podemos decir es el primer filtro antes de ponerlo a al realidad.

Page 44: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

3.1 LA LEY DE OHM

¿Conoces la historia de la ley de Ohm?

George Simón Ohm (1787 – 1854) fue un físico alemán, quien tiene el crédito de

la formulación de la relación que existe entre la corriente – voltaje en una

resistencia, basada en varios experimentos realizados, fue Ohm quien presento su

sus trabajos en una ponencia titulada “La cadena galvánica tratada

matemáticamente”.

Por su trabajo, la unidad de resistencia se llama Ohm y se representa con la letra

griega Omega mayúscula (Ω).

¿Qué dice du definición?

La ley de Ohm dice:

La ley de Ohm es representada comúnmente por un triángulo el cual facilita su

comprensión con la relación de las otras magnitudes eléctricas.

Esta ley de Ohm se complementa con otra magnitud eléctrica denominada

Potencia eléctrica, la cual es muy poco estudiada, pero que resulta vital al

momento de realizar el análisis de circuitos eléctricos.

IR

VV = Voltaje eléctrico, se mide en voltios [V].

I = Corriente eléctrica, se mide en amperios [A].

R = Resistencia eléctrica, se mide en ohmios [Ω].

El voltaje a través de una resistencia, es directamente proporcional a la corriente que circula por dicha resistencia.

Page 45: 1. Electronica Basica

La ley de ohm y su relación con la potencia eléctrica en función de la

determinación de alguna de sus magnitudes eléctricas, en corriente continuason:

IV

P

V= PI

V=R∗I

V=√R∗P

El Voltaje eléctrico en [V] puede calcularse

Si se tiene los valores de: Potencia y corriente

Si se tiene los valores de: Resistencia y corriente

Si se tiene los valores de: Potencia y resistencia

I=VR

I= PV

I=√ PR

La Corriente eléctrica en [A] puede calcularse

Si se tiene los valores de: Voltaje y Resistencia

Si se tiene los valores de: Voltaje y Potencia

Si se tiene los valores de: Potencia y resistencia

P=V 2

R

P=V∗I

P=R∗I 2

La Potencia eléctrica en [W] puede calcularse

Si se tiene los valores de: Voltaje y Resistencia

Si se tiene los valores de: Voltaje y corriente

Si se tiene los valores de: Resistencia y corriente

V = Voltaje eléctrico, se mide en voltios [V].

I = Corriente eléctrica, se mide en amperios [A].

P = Potencia eléctrica, se mide en vatios o [W].

Page 46: 1. Electronica Basica

3.2. RESISTENCIA EQUIVALENTE “REQ”

¿Qué es la resistencia equivalente?

La resistencia equivalente es aquella única resistencia capaz de reemplazar a un

conjunto de resistencias, disipando la misma cantidad de potencia, que el conjunto

de resistencias reemplazado.

¿Cuáles son las características de un circuito serie?

Analizando de forma matemática:

Re q=R 1+R 2+R 3è Re q=∑ Ri

Además:

I Total=IR 1=IR 2=IR 3 yV Total=V R 1+V R 2+V R 3

R=VI

R= P

I 2

R=V 2

P

La Resistencia eléctrica en [Ω] puede calcularse

Si se tiene los valores de: Voltaje y corriente

Si se tiene los valores de: Potencia y corriente

Si se tiene los valores de: Potencia y voltaje

La característica más importante en un circuito serie,

es que la corriente que circula por todo el circuito es

constante.

En otras palabras, el valor de la corriente es la misma

encada uno de los componentes del circuito.

El valor de la resistencia equivalente, es el resultado

de la suma de los valores resistivos de todos los

componentes del circuito.

Page 47: 1. Electronica Basica

¿Cuáles son las características de un circuito paralelo?

Analizando de forma matemática:

1Re q

= 1R 1

+ 1R 2

+ 1R 3 è

1Re q

=∑ 1Ri

Además:

I Total=I R 1+ I R 2+ I R 3 yV Total=V R 1=V R 2=V R 3

¿Sabes que existen casos particulares en circuitos paralelos?

Dentro de los circuitos paralelos, existen dos casos particulares esencialmente,

estos son:

Si todas las resistencias son iguales, entonces se aplica la siguiente

ecuación:

Re q= RN

Si solamente están dos resistencias conectadas en paralelo

Re q= R 1∗R 2R 1+R 2

La característica más importante en un

circuito paralelo, es que el voltaje es

constante en cada uno de los componentes

del circuito.

En otras palabras, el valor del voltaje es el

mismo encada uno de los componentes del

circuito.

Existe más de un camino para la corriente.

Donde:R = Valor de la resistenciaN = Número de resistencias

Page 48: 1. Electronica Basica

3.3. CAPACITANCIA EQUIVALENTE “CEQ”

Al igual que las resistencias, se pueden formar combinaciones en serie o en

paralelo de capacitores. La diferencia radica en que el valor resultante es

totalmente al inverso de las resistencias.

Capacitores conectados en serie

La capacitancia equivalente de capacitores conectados uno a continuación del

otro (conexión serial) es la siguiente:

1Ceq

= 1C 1

+ 1C 2

+ 1C 3

Si solamente están dos capacitores conectadas en paralelo

Ceq=C 1∗C 2C 1+C 2

Capacitores conectados en paralelo

Ceq C3C2C1

CeqC3

C2

C1

Page 49: 1. Electronica Basica

La capacitancia equivalente de capacitores conectados de forma paralela

(conexión de todos juntos uniendo sus extremos) es la siguiente:

Ceq=C 1+C 2+C 3

3.4. EL PROTOBOARD

El protoboard es una herramienta muy útil en momento de armar circuitos, sin

utilizar soldadura permanente y sin someter el elemento eléctrico a ninguna forma

de calor o choque térmico el cual puede afectar sus características de

funcionamiento.

Está herramienta se basa en la utilización de conductores eléctricos posicionados

de forma que permitan realizar un tipo de conexión.

Es así que la parte central presenta conexiones verticales entre

puntos de conexión

Page 50: 1. Electronica Basica

La parte superior presenta conexiones horizontales entre puntos de

conexión.

Es por eso que se puede conectar elementos eléctricos y/o componentes

electrónicos colocando los terminales adentro de los puntos de conexión, los

cuales internamente presentan conexiones verticales (parte del centro) y

conexiones horizontales (parte superior e inferior).

Una desventaja de este protoboard, es que por el uso, los puntos de conexión se

abren más de lo normal, por lo que ya no realiza una buena conexión del

componente electrónico y/o elemento eléctrico dando como resultado una mala

conexión, provocando un corto en el circuito que en mucho de los casos es muy

difícil determinar en qué parte se encuentra esta ruptura, dando como resultado un

mal funcionamiento del circuito armado en el protoboard.

Page 51: 1. Electronica Basica

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1° Medidas y Cálculos en circuito serie

2° Medidas y Cálculos en circuito Paralelo

Datos

V= 6V.

R1= 100 Ω

R2= 1KΩ = 1000 Ω

R3= 2.2 KΩ = 2200 Ω

Datos

V= 6V.

R1= 100 Ω

R2= 1KΩ = 1000 Ω

R3= 2.2 KΩ = 2200 Ω

VALOR CALCULADO DE MANERA TEÓRICA

VALOR MEDIDO CON VOLTÍMETRO (V.)

Resistencia Equivalente “Req”

3300

Voltaje VR1 0.18

Voltaje VR2 1.81

Voltaje VR3 3.99

Voltaje total 6

Potencia total 0.010

Page 52: 1. Electronica Basica

4

VALOR CALCULADO DE MANERA TEÓRICA

VALOR MEDIDO CON VOLTÍMETRO (V.)

Resistencia Equivalente “Req”

87.30

Corriente IR1 0.06

Corriente IR2 0.006

Corriente IR3 0.0027

Corriente Total 0.0687

Potencia total 4,122

Page 53: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Anotemos lo que recordamos sobre:

1) Las leyes de Kirchhoff.

Se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos mostrándonos

el comportamiento de la corriente en los nodos y son las siguientes:

La ley de Nudos o de corrientes de Kirchhoff LCK

La ley de Mallas o voltajes de Kirchhoff LVK

2) Simbología electrónica correspondiente a estas leyes.

3) Algebra correspondiente a estas leyes.

(∑ I )nudo=0

Page 54: 1. Electronica Basica

I 1+ I 2+ I 3=I A+ I B+ I C

V=VR 1+VR 2+VR 3V=I∗( R 1+R 2+R 3 )

4) Notación científica correspondiente a estas leyes.

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

4.1. LAS LEYES DE KIRCHHOFF

¿Conoces las leyes de Kirchhoff?

En 1848 el físico alemán Gustavo Roberto Kirchoff, va a establecer reglas

generales para el cálculo de características eléctricas de circuitos complejos, que

determinan su estado eléctrico. Aportando dos leyes de gran trascendencia:

La ley de Nudos o de corrientes de Kirchhoff LCK

La ley de Mallas o voltajes de Kirchhoff LVK

Existen circuitos complejos que no pueden reducirse a combinaciones sencillas de

conexiones serie y paralelo. Por ejemplo:

Page 55: 1. Electronica Basica

R3

R1 R

4R

5

R2

BA

T1

En la figura superior se muestra un circuito de resistencias complejo con una

conexión transversal. Para resolver este tipo de circuitos, es decir, calcular las

intensidades de corriente que circulas por cada rama del circuito, existen varias

técnicas que emplean precisamente las leyes de Kirchhoff.

A continuación se definen los términos que son empleados en análisis de circuitos

Nodo.- Punto donde se unen tres o más conductores.

Malla.- Cualquier trayectoria conductora cerrada en un circuito.

4.1.1. Primera ley de Kirchhoff ( Ley de los nodos o corrientes “LCK”)

Para esta ley de Kirchhoff, los voltajes son las incógnitas por determinar.

Porque la existencia de un voltaje se define entre dos nodos. Donde se

selecciona un nodo en la red, que sea nodode referencia (es aquel al cual se

conecta el mayor número de ramas), con el cual se define los demás voltajes

en los otros nodos.

RAMAS

MALLA

Nodo

Nodo de referencia

Page 56: 1. Electronica Basica

La suma algebraica de las intensidades de corriente que ingresan a un

NODO de un circuito, es igual a la suma algebraica de las intensidades de

corriente que salen de dicho NODO.

I 1+ I 2+ I 3=I A+ I B+ I C

Esta ley pone de manifiesto únicamente el principio de la conservación de

la carga.

(∑ I )nudo=0

Como se trata de una suma algebraica se deben considerar signos:

I es (+) cuando entra al nudo.

I es (-) cuando sale del nudo.

4.1.2. Segunda ley de Kirchhoff (Ley de mallas o voltajes “LVK”)

Para esta ley de Kirchhoff,las incógnitas son el valor de las intensidades

de corriente por determinar. Donde la corriente que circula por la malla será

nuestra incógnita. Ahora consideraremos un método conocido como análisis

de malla o lazo.

Page 57: 1. Electronica Basica

En un contorno cerrado (malla), la suma algebraica de las fuerzas

electromotrices (f.e.m.) es igual a la suma algebraica de las “caídas de

tensión” en cada resistencia.

Representando lo anteriormente indicado de forma algebraica tenemos:

V=VR 1+VR 2+VR 3V=I∗( R 1+R 2+R 3 )

Siempre debe tenerse en cuenta que, esta ley es simplemente una manera

particular de enunciar el principio de la conservación de la energía en los

circuitos eléctricos.

∑ f . e .m =∑V R

Por la ley de Ohm: V R = IR

Entonces: ∑ f . e .m =∑ IR

La dificultad de la aplicación de las leyes de Kirchhoff se presenta en la

elección adecuada de los signos algebraicos y no en los conceptos físicos

que son elementos.

Para la correcta aplicación de la ley de mallas LVK,dentro el análisis de

circuitos, se debe considerar los siguientes puntos:

Por convención se adopta que la intensidad de corriente “I” sale del

terminal positivo de la fuente y vuelve al negativo de la misma.

Como las resistencias del circuito están conectadas en serie, la

intensidad de corriente que circula por todo el circuito es la misma.

Page 58: 1. Electronica Basica

Para aplicar las leyes de Kirchhoff, previamente se deben asignar las

corrientes de malla, dependiendo de la cantidad de mallas que

presente el circuito; en el caso que exista una malla, la intensidad de

corriente de malla es la intensidad de corriente total “I” que se

suministra al circuito.

Para este método de análisis, se debe seleccionar todos los sentidos

de intensidad de corriente en un solo sentido (generalmente en

sentido de las manecillas de reloj) y respetar esta convención en

todas las mallas.

Si aparece una señal negativa en la respuesta de las intensidades de

corriente, esto indica que el sentido correcto de la corriente es

contrario al anotado, pero su valor numérico es correcto.

Esta ley de mallas es la más aplicada dentro el campo de la

electrónica, por la utilidad y la sencillez que presenta al momento de

analizar un circuito eléctrico.

NOTA.- Las leyes de Kirchhoff son reconocidas mundialmente por la ciencia, es

por eso que su aplicación nos debe llevar a datos aproximadamente verdaderos si

se ha aplicado de forma correcta y en cualquier caso son soluciones válidas.

Para el siguiente circuito vamos a aplicar las leyes de Kirchhoff:

Page 59: 1. Electronica Basica

Utilizando la 2ª ley de Kirchhoff, podemos escribir la ecuación de cada

malla:

Malla 1:

+ 4,5 - 9 - 180 I1 + 1,5 - 20 I1 - 3 - 100 (I1 - I2) = 0

4,5 - 9 + 1,5 - 3 - 300 I1 + 100 I2 = 0

- 300 I1 + 100 I2 = 6……………………(I )

Malla 2:

- 100 (I2 - I1) + 3 - 6 - 330 I2 + 12 - 470 I2 = 0

+ 3 - 6 + 12 - 1000 I2 + 100 I1 = 0

100 I1 - 1000 I2 = - 9……………………( II )

Relacionando las dos ecuaciones tenemos:

- 300 I1 + 100 I2 = 6…………( I )

100 I1 - 1000 I2 = - 9………….( II )

Multiplicando la ecuación ( I) por 10 tenemos:

- 3000 I1 + 1000 I2 = 60

100 I1 - 1000 I2 = - 9

Sumando las dos ecuaciones tenemos:

- 3000 I1 + 1000 I2 = 60

100 I1 - 1000 I2 = - 9-------------------------------

- 2900 I1 = 51

Por tanto:

I1 = 51 / -2900 I1 = - 17,6 mA.

I1=-17,6 mA.

Para calcular la corriente I2, vamos a sustituir el de I1 en la ecuación (II),

anotando con su señal negativa, porque las ecuaciones se realizaron con los

sentidos de las corrientes anotadas en el circuito.

100 I1 - 1000 I2 = - 9

100 ( - 17,6 x 0,01) - 1000 I2 = -9

Page 60: 1. Electronica Basica

I2 = -9 + 1,76 / -1000 I2 = 7,24 mA.

I2 = 7,24 mA.

Como I2 es un valor positivo, esto significa que el sentido anotado esta correcto.

Para calcular la corriente en el ramal central, utilizaremos la 1º ley de Kirchhoff en

el nudo A, analizamos las corrientes que ingresan y salen del nodo.

Analizando matemáticamente:

I1 + I3 = I2

I3 = I2 -I1

I3 = 7,24 x 0,010 - (- 17,6 x 0,010)

I3 = 24,84 mA

De la misma forma, notamos que la señal de I3, coincide con lo anotado en el

circuito.

4.2. AUTOEVALUACIÓN

1. Para el siguiente circuito, calcular La corrientes de malla y los voltajes en cada

resistencia.

Valor leído (código de colores)

Valor medido con ohmetro

R1

R2

R3

R4

Valor calculado del prinforme

Valor medido con Multímetro

Page 61: 1. Electronica Basica

I1

I2

VR1

VR2

VR3

VR4

2. Para el siguiente circuito, calcular las corrientes de cada malla

Valor leído (código de colores)

Valor medido con ohmetro

R1

R2

R3

Valor calculado Valor medido co Amperímetro

I1

I2

3. Para el siguiente circuito, determinar los voltajes VA, VB, VC

Valor leído (código de colores)

Valor medido con ohmetro

R1

R2

R3

Valor calculado Valor medido co Voltímetro

VA

VB

Page 62: 1. Electronica Basica

VC

5

Page 63: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Recordemos algunas aplicaciones matemáticas en los circuitos eléctricos:

1) Teoremas que hacen magnitudes eléctricas de un circuito.

2) Divisor de tensión para lo indicado.

Básicamente, consiste en un grupo de resistencias de tal forma, que la tensión

total se subdivide en valores específicos proporcionales en cada elemento

eléctrico, siempre y cuando se tenga una red conectada en serie

3) Divisor de corriente para lo mismo.

El divisor de corriente consiste en resistencias conectadas en paralelo. Se puede calcular

las corrientes de cada rama del circuito empezando por los conceptos básicos sobre la ley

de Ohm y circuitos eléctricos

4) Teorema de la superposición en esta aplicación.

enuncia que: “la corriente que circula por un ramal de un circuito con varias

fuentes, es igual a la suma algebraica de las corrientes, considerándose una sola

fuente a la vez y cortocircuitando las demás

Page 64: 1. Electronica Basica

5) Ley o leyes de Kirchhoff aplicados.

En todos estos teoremas se utilizan las leyes eléctricas desde ohm hasta la ley de kirchhoff

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

5.1. DIVISOR DE TENSIÓN

¿Conoces lo que es un divisor de tensión?

El divisor de tensión, básicamente, consiste en un grupo de resistencias de tal

forma, que la tensión total se subdivide en valores específicos proporcionales en

cada elemento eléctrico, siempre y cuando se tenga una red conectada en serie

(circuito serie).

En el circuito siguiente, tenemos dos resistencias R1 y R2 asociadas en serie,

alimentadas por una tensión V, formando un divisor de tensión fijo.

+

-VR2R2

VR1

R1

Analizando el circuito tenemos:

Page 65: 1. Electronica Basica

VR 1 = R 1∗I VR 2 = R 2∗I

Donde:I= V

R 1+R 2

Sustituyendo tenemos:

VR 1=V∗ R 1R 1+R 2

VR 2=V∗ R 2R 1+R 2

Por lo tanto

VRn=V∗ RnRe q( cir . serie )

5.2. DIVISOR DE CORRIENTE

¿Conoces lo que es un divisor de corriente?

Al igual que el divisor de voltaje, el divisor de corriente consiste en resistencias

conectadas en paralelo. Se puede calcular las corrientes de cada rama del circuito

empezando por los conceptos básicos sobre la ley de Ohm y circuitos eléctricos.

Para el circuito:

R2R1+ V110V

Analizando el circuito tenemos:

I R 1 = V 1R 1

I R 2 = V 1R 2

Donde:V 1=I∗ R 1∗R 2

R 1+R 2 además queV 1=I R 1∗R1

Sustituyendo tenemos:

IR1

IR2

Page 66: 1. Electronica Basica

I R 1=I∗ R 2R1+R 2

I R 2=I∗ R1R 1+R 2

5.3. TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN

¿Conoces el teorema de superposición?

El teorema de superposición enuncia que: “la corriente que circula por un ramal de

un circuito con varias fuentes, es igual a la suma algebraica de las corrientes,

considerándose una sola fuente a la vez y cortocircuitando las demás”,

Utilizando esta definición, podemos utilizar el teorema de superposición, para

calcular la corriente en un ramal de un circuito cualquiera, considerando los

efectos parciales producidos por cada fuente en cada ramal.

Para ejemplificar, vamos a calcular la corriente del ramal central, del circuito de la

figura siguiente:

Aplicando el teorema de superposición, consideremos una fuente a la vez,

calculando las corrientes parcialmente del ramal:

a) Calculando la corriente IR2, relativo a la fuente de 5V. y cortocircuitando la

fuente V2

+

-

V15V

R3

150

R2150

R1

100

Donde:

+ V23V

+

-

V15V

R3

150

R2150

R1

100

IR2

VA

IR2A

Req=100+150∗150150+150

Req=175Ω

Page 67: 1. Electronica Basica

VA=5∗75Ω175Ω

=2 .14 [V ] I R 2 A=2 .14150

=14 . 29 [mA ]

b) Calculando la corriente IR2 relativo a la fuente de 3V. y cortocircuitando la

fuente V1.

+ V23V

R3

150

R2150

R1

100

Donde:

VA=3∗60Ω250Ω

=0 . 72 [ V ] I R 2 B=0 . 72150

=4 . 80 [ mA ]

Por lo tanto la resistencia equivalente será:

I R2=I R2 A+ I R2 B=14 .29+4 .80=19 .09 [mA ]

VA

IR2B Req=210ΩReq=150+150∗100150+100

I R 2=19 . 09[ mA ]

Page 68: 1. Electronica Basica

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1.-Divisores de Tensión:

Fuente de alimentación V

[V]

VR1 VR2

3

5

10

2.- Superposición

VR1

VA[V]

IR2[A]

PR2[W]

IR1[A]

PR1[W]

IR3[A]

Page 69: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Para abordar la materia, recordemos lo siguiente:

1) Simplificación de circuitos eléctricos.

Para poder calcular sus valores de deber recurrir a diverso métodos de

simplificación de resistencias

2) Transformación resistiva

Aquí tenesmo los métodos como son transformación de delta a estrella

Y de estrella a delta, ya que se encuentran enfocadas a dos tipos de

configuración especiales de circuitos, los cuales no pueden resolverse por ningún

método conocido hasta el momento y que requiere necesariamente una

transformación en un circuito equivalente

3) Transformación de delta a estrella

+ V23V

+

-

V15V

R3

150

R2150

R1

100 VA

6

Page 70: 1. Electronica Basica

Ra= R 1∗R 3R 1+R 2+R 3

Rb= R 1∗R 2R 1+R 2+R 3

Rc= R 2∗R 3R 1+R 2+R 3

4) Transformación de estrella a delta

R 1= Ra∗Rc+Ra∗Rb+Rb∗RcRc

R 2= Ra∗Rc+Ra∗Rb+Rb∗RcRa

R 3= Ra∗Rc+Ra∗Rb+Rb∗RcRb

Page 71: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

6.1. LA TRANSFORMACIÓN RESISTIVA

¿Sabes lo que es la transformación resistiva dentro el campo electrónico?

Las transformaciones resistivas dentro el campo electrónico, se encuentran

enfocadas a dos tipos de configuración especiales de circuitos, los cuales no

pueden resolverse por ningún método conocido hasta el momento y que requiere

necesariamente una transformación en un circuito equivalente.

Estas dos transformaciones son:

La transformación de Delta a Estrella y

La transformación de Estrella a Delta

Una red que comprende tres elementos conectados en estrella se puede convertir

en tres elementos conectados delta o en malla y viceversa.

6.2. TRANSFORMACIÓN DE DELTA A ESTRELLA

¿Conoces la transformación Delta - Estrella?

Page 72: 1. Electronica Basica

La siguiente es una simplificación de la transformación general delta – estrella,

conociendo R1, R2 y R3 (delta), se puede llegar a obtener los valores de Ra, Rb, y

Rc (estrella). Los dos circuitos son equivalentes.

Donde:

Ra= R 1∗R 3R 1+R 2+R 3

Rb= R 1∗R 2R 1+R 2+R 3

Rc= R 2∗R 3R 1+R 2+R 3

6.3. TRANSFORMACIÓN DE ESTRELLA A DELTA

¿Conoces la transformación Estrella - Delta?

Para la transformación estrella – delta conociendo Ra, Rb y Rc (estrella), se

puede obtener los valores correspondientes a: R1, R2 y R3 (delta). Siendo de esta

manera los dos circuitos equivalentes.

Donde:

R 1=Ra∗Rb+Rb∗Rc+ Ra∗RcRc

R 2=Ra∗Rb+Rb∗Rc+ Ra∗RcRa

R 3=Ra∗Rb+ Rb∗Rc+ Ra∗RcRb

Page 73: 1. Electronica Basica

Haciendo algunas operaciones algebraicas tenemos:

R 1= Ra∗Rc+Ra∗Rb+Rb∗RcRc

R 2= Ra∗Rc+Ra∗Rb+Rb∗RcRa

R 3= Ra∗Rc+Ra∗Rb+Rb∗RcRb

Estas ecuaciones son las que se aplican dentro el análisis de circuitos, teniendo

de esta forma un amplio concepto sobre el análisis de circuitos eléctricos en

régimen de corriente continua, los cuales sirven para conexión de circuitos y una

posible deducción de valores referidas a las magnitudes eléctricas fundamentales.

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1) Realiza las transformaciones correspondientes:

2) Determina los valores de tensión correspondiente

124

82,5

82,5

330

220

330

E(V) VAB VBC VAC

5

10

15

Page 74: 1. Electronica Basica

3) Determina los valores de tensión para el siguiente circuito

7

E(V) VAB VBC VAC

5

10

15

Page 75: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Traigamos a la memoria algunos elementos para profundizar las medidas básicas

de señal alterna:

1) ¿Qué es señal senoidal?

Una onda senoidal es una señal de corriente alterna que varia a través del tiempo. O sea cada cierto tiempo ella va a cambiar su polaridad siendo negativa o positiva

2) ¿En qué consiste el osciloscopio Es un instrumento que nos permite medir y observar el comportamiento de una señal senoidal periódica, sobre un componente electrónico, lo que se observará será la variación de esa función o señal con respecto al tiempo, por lo tanto sólo podemos obtener dos valores representativos, los cuales son amplitudes y periodos

3) ¿A qué se refiere la medida de desfases?Puedo decirlo de manera sencilla la medida de desfase se refiere a las medidas exactas por ejemplo el tester solo mide valor eficaz y no así los descaimiento que constantemente ocurre en las tensiones alterna, en palabras sencillas diferencia de fases entre dos señales de igual frecuencia .

Page 76: 1. Electronica Basica

4) ¿Qué son los circuitos eléctricos en régimen permanente?El primera instancias las señales pasan por dos periodos el transitorio y el estacionario en esta parte es donde la señal se estabiliza y es donde se puede hace rel análisis de las señales

Y el estacionario

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

7.1. La señal senoidal

¿Sabes a qué se refiere el término corriente alterna?

En la realidad de cada día, nos encontramos con la utilización de la energía

eléctrica. La distribución de esta energía se realiza utilizando tensiones alternas

senoidales.De manera que cuando hablamos de corriente alterna, nos referimos

normalmente a aquella que presenta una forma senoidal. Esto es así, porque

presenta varias ventajas en cuanto a su distribución y transporte frente a la

corriente continua.

7.2. El Osciloscopio

El osciloscopio, es un instrumento que nos permite medir y observar el

comportamiento de una señal senoidal periódica, sobre un componente

electrónico, lo que se observará será la variación de esa función o señal con

respecto al tiempo, por lo tanto sólo podemos obtener dos valores representativos,

los cuales son amplitudes y periodos (tiempos) estás características del

Page 77: 1. Electronica Basica

osciloscopio, lo diferencia de los otros instrumentos de medición comunes, como

ser el voltímetro, que mide sólo valores eficaces de cualquier señal, sin darnos

referencia de su amplitud total, frecuencia o desfase.

La función de la señal senoidal se representa de la siguiente forma:

v(t) = Vmsen (wt)

Esta función es periódica, repitiéndose cada 2π radianes, tal como se puede

observar en la gráfica; por lo tanto el periodo “T” de la señal senoidal es de 2π

radianes.

La frecuencia es: f= 1/T (la inversa del periodo)

Así que:

wt = 2π

w = 2πf

Nota.-

Vpp = Valor pico a pico

Vp = Valor pico

T = Periodo

Vp

Vpp

T

Vm= Amplitud de la señal

wt = Frecuencia angular multiplicada por el tiempo

Page 78: 1. Electronica Basica

Como el osciloscopio es una especie de voltímetro, entonces mediante este

instrumento no podemos ver gráficos de señales de corriente en forma

directa, es decir no se puede conectar en serie con un circuito.

Para lograr ver las formas de ondas de las corrientes, es necesario hacerlo

en forma indirecta midiendo la señal sobre una resistencia eléctrica de la

cual se conoce su valor, entonces podemos cuantificar el valor de la

corriente aplicando la ley de Ohm.

Resumiendo la señal senoidal, se puede variar dos de sus características más

importantes, éstos son la amplitud y su frecuencia (factores que pueden ser

modificados desde un generador de señales):

Funcion=Vm∗sen ( x )

Variando la amplitud o la frecuencia se puede obtener las siguientes formas de

onda senoidal:

La Amplitud

La frecuencia

Page 79: 1. Electronica Basica

No se debe olvidar que el Valor medio y valor eficaz, de una señal, vienen dado por:

Vmed= 1T ∫0

Tf ( t )dt Veff =√ 1

T∫0

T( f ( t ))2dt

El valor eficaz dentro de una señal senoidal o cosenoidal, se puede resumir en:

Veff =V m

√2=0 ,707∗V m

Para otro tipo de señales como señales cuadradas, triangulares, diente de sierra,

etc. El valor eficaz cambia, en ese caso el Veff se calcula con las ecuaciones

mostradas anteriormente.

Onda armónica simple (senoidal o cosenoidal): Veff =

V m

√2

Onda cuadrada : Veff =

V m

2

Onda triangular:Veff =

V m

√3

La relación entre la amplitud máxima y el valor eficaz de una onda periódica

depende, por tanto, de la forma de onda.

Page 80: 1. Electronica Basica

Función doble trazo del osciloscopio

Cualquier osciloscopio, presenta la función de doble trazo en la función MODE,

en otras palabras, puede mostrar simultáneamente dos señales (pueden ser

distintas o de la misma forma) en su pantalla. A las cuales, para una mejor

medida de su amplitud, se las puede variar indistintamente por medio del

VOLT/DIV. De cada canal que presenta el osciloscopio de nominados como:

“CH1, CH2”.

Para poder observar las dos señales de entrada al mismo tiempo

(simultáneamente) existen dos modos:

1. ALT.- Se selecciona esta modo para poder observar dos señales en el modo

dual alternadamente primero uno CH1, luego el otro CH2. Por esta razón se

utiliza con tiempos que nos dan velocidades de barrido elevados (Ejemplo:

TIME/DIV: 0.5ms – 0.2µs).

2. CHOP.-(cortar) Se selecciona este modo para observar dos señales en el

modo dual de manera cortada, se muestra un pedazo de la primera señal CH1,

luego un pedazo de la segunda señal CH2 y así sucesivamente hasta

completar toda la señal en la pantalla del osciloscopio. Por esta razón se

utiliza con velocidades de barrido lentas (Ejemplo: TIME/DIV: 02.s – 1ms).

7.3. Medidas de desfases

El desfase o diferencia de fases entre dos señales de igual frecuencia puede

realizarse de dos formas: mediante observación simultánea de ambas señales y

mediante la composición de figuras en la pantalla del osciloscopio.

El indicador debe estar en DUAL para poder observar al mismo tiempo en la pantalla del osciloscopio las señales de entrada del canal 1 CH1 y del canal 2 CH2.

ADD

DUAL

CH1

MODE

CH2

Page 81: 1. Electronica Basica

Medida de desfases mediante observación simultanea de ambas señales

Este método está basado en que una vez sincronizado el osciloscopio para poder

observar dos señales (Dual), ambos canales se disparan para un valor de tensión,

pero para la misma fase.

El desfase entre ambas señales podrá calcularse conociendo que un periodo de la

señal corresponde a una fase de 2π radianes o 360º. Por tanto, para calcular el

desfase entre dos señales, se visualizarán las dos señales de forma simultánea en

la pantalla del osciloscopio.

Una vez medida la diferencia de tiempos o el retraso de la señal del Canal 2 “CH2”

respecto del Canal 1 “CH1”, se calcula el desfase entre las dos señales aplicando

una regla de tres simple ya que el tiempo correspondiente a un periodo “T” de

señal equivale a 360º. Así:

Si: 360°àTperiodo (Número de cuadros de la pantalla del osciloscopio)

Desfase en °ΦàΔT desfase entre dos señales (número de cuadros entre las dos

señales)

φo= ΔT∗360T

Desfase entre dos señales mediante la visualización simultanea en la pantalla del osciloscopio

Page 82: 1. Electronica Basica

Donde T representa el periodo de la señal periódica y ΔT el retraso de tiempos

entre las dos señales. De esta forma, se dice que Φ es el desfase en grados de la

señal del canal 2 “CH2” con respecto a la señal del canal 1 “CH1”.

Medida de desfases mediante composición de figuras MODO X-Y.

La medida de desfases entre dos señales que ingresan tanto por el canal 1 “CH1”

como por el canal 2 “CH2”, también puede realizarse mediante la composición de

figuras, utilizando el modo XY del osciloscopio.

En este modo de operación X-Y del osciloscopio, en el eje vertical se representa el

Canal 1 “CH1”, mientras que en el eje horizontal se representa el Canal 2 “CH2”.

Es importante hacer notar que el eje horizontal del osciloscopio trabajando en

modo X-Y no corresponde a un eje de tiempos, sino que corresponde también a

un eje de voltajes.

Analíticamente, cuando se representa una señal senoidal en el Canal 1 del

osciloscopio (eje vertical) y otra señal senoidal desfasada en el Canal 2 (eje

horizontal), utilizando el modo XY, se está eliminando la variable tiempo de ambas

señales y por tanto, se obtiene la representación de una elipse, como se muestra

a continuación.

Medida de desfase entre dos señales mediante la composición de figuras en el modo XY

Page 83: 1. Electronica Basica

La forma de la elipse está directamente relacionada con el desfase entre ambas

señales, y viene dado por la expresión:

φo=sen−1( a( partedeadentro)b ( partedeafuera ) )

Donde a y b, son las magnitudes que representan a las señales de entrada de los

canales CH1 como CH2.

Es importante destacar que para que la medida de las magnitudes a y b sea

correcta, la elipse deberá estar centrada en la pantalla del osciloscopio. Esto

puede conseguirse fácilmente, colocando los canales 1 y 2 CH1 y CH2 en el modo

de operación GND, centrando el punto que aparece en la pantalla mediante los

mandos POSITION [Y] y POSITION [X], y colocando la perilla TIME/DIV en la

posición XY del osciloscopio.

7.4. Circuitos eléctricos en régimen permanente

Inicialmente las señales pasan por un periodo transitorio, pasado este periodo la

señal se estabiliza y pasa a un estado estacionario.

MODO XY para poder ver en la pantalla del

osciloscopio

Page 84: 1. Electronica Basica

El periodo transitorio se desarrolla en tiempos relativamente muy cortos, es por

eso que para el análisis de circuitos con señales senoidales periódicas, se trabaja

dentro el estado estacionario.

Desde el punto de vista de la Teoría de Circuitos, la onda senoidaladmite una

representación con vectores giratorios, denominadosfasores. Este vector giratorio

tiene por módulo el valor máximo de la magnitud senoidal, gira con una velocidad

angular w, y su valor inicial depende del ángulo de desfase j.

Notación Fasorial

Este método denominado FASORES utiliza los números complejos para resolver

problemas de circuitos alimentados con corriente alterna “C.A”.

Fue puesto en práctica primero por el matemático e ingeniero electricista

germano-austriaco Charles ProteusSteinmetzen un artículo presentado el año

1893.Su teoría y aplicación de los números complejos, revolucionó el análisis de

los circuitos de corriente alterna C.A. aunque en aquel tiempo se dijo que nadie

excepto Steinmetz, comprendía el método.

En 1897 Steinmetz publicó su primer libro para sintetizar los cálculos en corriente

alterna, donde en el principio dice: “He encontrado la ecuación que nos permite

transmitir energía eléctrica por medio de la corriente alterna a lo largo de miles de

millas. El problema lo he reducido en un simple problema de álgebra”.

Page 85: 1. Electronica Basica

Números Imaginarios

Los números imaginarios, son los que no se pueden expresar en la recta real, no

tienen un punto que los represente en el eje real. Por ejemplo la raíz cuadrada de

un número real negativo: √−2 es un número imaginario.

Si hacemos que: j = √−1 en algunos libros i = √−1

A la cual se llama unidad imaginaria.

El conjunto de los números imaginarios, no se puede expresar en los puntos de la

recta real, por lo que sí se puede representar en los puntos de otra recta

denominada eje imaginario.

Se debe aclarar que la denominación de la palabra imaginario, es muy

desafortunada, pues estos números, tienen tanta existencia como los números

reales. La palabra imaginario, significa exclusivamente que estos números no se

pueden representar por un punto en el eje de los números reales.

Por lo tanto: Los números complejos son números que resultan de la unión

de un número real más un número imaginario.

Un número complejo Z es de la forma: Z = x + jy

Donde x, y son números reales yj = √−1

En un número complejo,

La primera componente x, se llama parte real y

La segunda componente y, se llama parte imaginaria

Se puede expresar un número complejo gráficamente mediante un eje

coordenado:

………. -j4 -j3 -j2 -j1 0 j1 j2 j3 j4 ……….

Page 86: 1. Electronica Basica

Distintas formas de expresar un número complejo

En donde la expresión:

r=√x2+ y2………..(III) se la llama módulo de Z

y el ángulo:

θ=tan g−1( yx )

………(IV) se la llama argumento de Z

En la teoría de circuitos, es de mucha utilidad emplear la forma de Steinmetz o

también conocida como forma polar, el cual expresa un número complejo de la

siguiente forma:

Donde

Z1 = 2 + j3

Z2 = -3 + j2

Z3 = -5 - j3

Z4 = 5 - j2

-j3

-j2

J3

j2

0 -5 -3 52

Z4

Z3

Z2

Z1

Real (Re)

Imaginario (Im)

Donde:

cos (θ)= cat .adyascentehipotenusa

= xr de donde: x=r *cos (θ) ...(I)

sen(θ )= cat .opuestohipotenusa

= yr de donde: y=r∗sen(θ ) ...(II)

Con lo que el número complejo Z es:

Z=x+ jy=r *cos(θ )+ jr∗sen (θ )Z=r [ cos(θ )+ jsen(θ ) ]

r

θ

x

jy

Im

Re

Page 87: 1. Electronica Basica

Z=r∠θDonde: θ se mide en grados o radianes

Existen tres formas básicas e importantes de expresar un número complejo:

Las ecuaciones (I),(II),(III),(IV) nos sirven para convertir de la forma polar ala binómico o viceversa.

Operaciones aritméticas con Números complejos

Suma y resta de Números complejos

Para sumar y/o restar dos números complejos, se debe:

Sumar sus partes reales

Sumar sus partes imaginarias

En la práctica, para sumar y/o restar números complejos, lo más cómodo es

escribirlos en su forma binómico o rectangular.

Osea: Z1= a + jb ; Z2 = c + jd

ZT = (a+c) + j(b+d)

Ejemplo:

Z1=3 + j4 ; Z2 =5 - j2

ZT = 8 + j2

Multiplicación de números complejos

Para multiplicar dos números complejos la forma más fácil y práctica es tener los

números complejos en la forma polar o Steinmetz, o sea:

Forma binómico o rectangular:Z=x+ jy

Forma polar o Steinmetz: Z=r∠θ

Forma trigonométrica: Z=r [ cos(θ )+ jsen(θ ) ]

Forma binómico

Page 88: 1. Electronica Basica

Z 1=r1∠θ 1 ; Z 2=r2∠θ 2

Para multiplicar dos números complejos expresados en la forma polar se debe:

Multiplicar los módulos r1 y r2

Sumar los argumentos θ1 y θ2

ZT=(r 1∗r 2)∠ (θ 1+θ 2)

División de Números complejos

Para dividir dos números complejos la forma más fácil y práctica es tener los

números complejos en la forma polar o Steinmetz, o sea:

Z 1=r1∠θ 1 ; Z 2=r2∠θ 2

Para dividir dos números complejos expresados en la forma polar se debe:

Dividir los módulos r1 y r2

Restar los argumentos θ1 y θ2

ZT=( r 1r 2 )∠(θ 1−θ 2)

A La variable Z, dentro el campo del análisis de circuitos eléctricos, se la conoce

como Impedancia, la cual representa un número que consta de una parte real y

otra imaginaria.

Esta transformación fasorial, es muy útil al momento de hacer análisis de circuitos

alimentados con una fuente de alimentación alterna con señales periódicas,

porque se puede hacer el mismo tratamiento que en circuitos con corriente

continua aplicando las mismas leyes y teoremas que anteriormente se analizaron.

El siguiente esquema muestra la forma como se hace la transformación fasorial

para el análisis de circuitos eléctricos alimentados con tensión alterna senoidal

periódica.

Page 89: 1. Electronica Basica

Las impedancias determinadas para los componentes pasivos son:

Donde “w” es la frecuencia angular y viene dado por: w=2πf

El valor de voltaje para los componentes pasivos se tiene:

Circuito serie RCPara un circuito serie RC se tiene la siguiente configuración:

Page 90: 1. Electronica Basica

Un estudio teórico referente a un circuito RC visto desde el punto de la

transformada fasorial (FASORES), tenemos que:

Ahora: Z = R + XC ; Donde R = Resistencia (Parte Real)

XC = Reactancia Capacitiva (Parte Imaginaria)

XC=−1ωC Además ω=2∗π∗f

Entonces: Z = R -

1(2∗π∗f )∗C f = frecuencia [Hz]

De donde si tengo el valor de R, C y f puedo determinar el valor de la impedancia

Z del circuito RC en la forma binómico o también llamada rectangular.

Ahora: si tengo el valor del desfase Φ puedo tener el valor de la impedancia en

su forma polar o también llamada forma de Steinmetz.

Entonces: Z = r ∟Φ°

CH2CH1

Donde:

R = Resistencia en ohmios [Ω]

C = Capacidad en Faradios [F]

e= Tensión instantánea [V]Donde:

Z = Impedancia ohmios [Ω]

I = Corriente fasorial [A]

Page 91: 1. Electronica Basica

Donde r = se la llama módulo de Z

Φ = se la llama argumento de Z

Además:r=√R2+( −1

2∗π∗f∗C )2

y

φ=tan g−1( −12∗π∗f∗C

R )De donde si tengo el valor de R, C y f puedo determinar el valor de la

impedancia Z del circuito RC en la forma polar o también llamada forma de

Steinmetz.

Ahora como se puede obtener el valor del desfase del circuito RC, en la pantalla

del osciloscopio, también puedo determinar el valor de la capacitancia de la

siguiente forma:

φ=tan g−1( 12∗π∗f∗C

R )Entonces:

12∗π∗f ∗R∗C

=tag(φ ) de aquí:

C= 12∗π∗f ∗R∗tag ( φ)

[ F ]

Si determinamos una frecuencia de 50 Hz. Tendremos:

C= 1314 . 16∗R∗tag( φ)

[ F ]; Donde Φ es nuestro desfase y es conocido.

En Bolivia la frecuencia de la red es de 50 Hz y en la mayor parte de América de

60 Hz, este es un dato que tiene que tomarse muy en cuenta al momento de hacer

mediciones de la red eléctrica domiciliaria.

Medidor de capacitores sencillo

Page 92: 1. Electronica Basica

Otra forma práctica de determinar el valor de un capacitor, es a través de más

medidas de tensión y cálculo matemático de la corriente de la siguiente forma:

Para conocer el valor de un capacitor, se puede utilizar el siguiente circuito:

AC VNO DATA AC V

NO DATA

C1

R110k

T11to1

AC VNO DATA AC V

NO DATA

C1

R110k

T11to1

La corriente que pasa por la resistencia es la misma que circula por el

condensador, por estar conectados ambos elementos en serie.

Así que:

I=V R

R=

V R

10 K

Ahora calculamos el valor de la reactancia capacitiva de la siguiente manera:

XC=V C

IComo se sabe:

XC= 12∗π∗f∗C

Para una frecuencia de 50 Hz se tendrá:

XC= 12∗3 .1416∗50∗C

= 1314 .16∗C

Por lo tanto el valor del capacitor será:

C= 1314 .16∗XC

= 1

314 .16∗V C

I

C= I314 . 16∗V C

Nota: utilizar los siguientes valores de resistencia:

Page 93: 1. Electronica Basica

R=10K para medir Capacitores comprendidos entre 0.01uF y 0.5uF

R=100K para medir Capacitores en nanofaradios

R=1K para medir Capacitores hasta 4.7uF

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

Si tenemos la siguiente señal:

Tenemos un voltaje medido con un voltímetro de: V eff =220 V . y su frecuencia es

de 50 Hz. Determinar:

a) El valor del voltaje pico (Vmax de la señal)

Veff =V m

√2=0 ,707∗V m

Vmax = Veff /0.707 =220 * 0,707 = 311 v

b) El valor del periodo que tiene la señal.

P=1/f = 1/50 = o.o2 S.

Calcula el valor del desfase si se tienen los siguientes datos:

a = 4 cuadros dentro el osciloscopio

b = 6 cuadros dentro el osciloscopio

Page 94: 1. Electronica Basica

Resolver el siguiente circuito, determinar el valor de su impedancia Z en la forma binómico o rectangular y en la forma polar o Steinmetz.

XC=−1ωC

Z = 10 / ( 2* 3.1416* 50)*100 * 10-6 = 10 *106 Ω

Donde:R = 10ΩC = 100µF = 100*10-6 Ff = 50 Hz

Z = R -

1(2∗π∗f )∗C

Page 95: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Cuando tratamos del DIODO se nos viene a la memoria varios elementos, de los cuales explicaremos los siguientes:

1) ¿En qué consisten los semiconductores?

8

Page 96: 1. Electronica Basica

Es un material que conduce la corriente eléctrica únicamente bajo ciertas condiciones. Estas condiciones dependen de la corriente que circula por él y del voltaje aplicado a sus terminales

2) ¿Qué es el diodo y sus beneficios?

Un diodo es la unión de dos zonas de material semiconductor, una de tipo N y la otra de tipo P entre las dos se forma una zona llamada de agotamiento (Z.A.) donde es mínima o nula la presencia de portadores de carga. Tanto en la zona P como en la zona N existen portadores de carga minoritarios del signo contrario

3) ¿En que consiste en funcionamiento del diodo en C.A.?

El voltaje de corriente alterna de la red es demasiado elevado para la mayor parte de los dispositivos electrónicos. Por esta razón, se emplean generalmente transformadores en casi todos los equipos electrónicos. Este transformador reduce el nivel de tensión de la red domiciliaria a niveles inferiores más adecuados para trabajar con dispositivos electrónicos

4) ¿Qué es el diodo zener?

Teóricamente no se diferencia mucho del diodo ideal, aunque la filosofía de empleo es distinta: el diodo Zener se utiliza para trabajar en la zona de ruptura, ya que mantiene constante la tensión entre sus terminales

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

8.1. LOS SEMICONDUCTORES

¿Sabes lo que es un semiconductor?

Antes de explicar lo que es un material semiconductor, debemos repasar lo que se

entiende por material conductor y material aislante.

Page 97: 1. Electronica Basica

Un material conductor es aquel permite el paso de la corriente eléctrica. Un

ejemplo de este tipo de material es el cobre (Cu) con una resistividad de

10-6[Wcm].

Un material no conductor o aislante, es aquel que no permite el paso de la

corriente eléctrica. Un ejemplo de este material es la mica, con una

resistividad de 1012[Wcm].

El Material Semiconductor

Un material semiconductor, es un material que conduce la corriente eléctrica

únicamente bajo ciertas condiciones. Estas condiciones dependen de la corriente

que circula por él y del voltaje aplicado a sus terminales.

Los materiales semiconductores básicos utilizados en el campo de la electrónica,

son el Silicio (Si) con una resistividad de50*103 [W cm] y el germanio (Ge) con

una resistividad de50[W cm], que en su estado puro son aislantes, por su estado

de pureza se denominan Elementos Semiconductores Intrínsecos. Estos

materiales se contaminan con impurezas para disminuir su resistividad y

aumentar su conductividad.

8.2. EL DIODO

Al unir una pieza de semiconductor tipo N (portadores de corriente negativos,

electrones) y una tipo P (portadores positivos, huecos) se forma un diodo de

unión.

Un diodo es la unión de dos zonas de material semiconductor, una de tipo N y la

otra de tipo P entre las dos se forma una zona llamada de agotamiento (Z.A.)

donde es mínima o nula la presencia de portadores de carga. Tanto en la zona P

como en la zona N existen portadores de carga minoritarios del signo contrario.

A la zona P se le llama ánodo (A) y a la zona N se le llama cátodo (K).

Page 98: 1. Electronica Basica

El diodo tiene características de corriente unidireccional, permite el flujo de

corriente en una dirección (cuando tiene polarización directa), pero no en la

contraria (cuando tiene polarización inversa).

Un diodo de unión se puede probar con un Óhmetro. Éste mide la corriente que

pasa por el dispositivo en función del voltaje que se aplica con el medidor. Con la

aplicación eléctrica de la Ley de Ohm, la lectura de la corriente se convierte en

una lectura de resistencia. Cuando las puntas del óhmetro se conecta al diodo en

polarización directa el flujo de corriente es elevado, por tanto la resistencia es

baja. De manera contraria la resistencia es alta.

Polarización InversaCircuito abierto ideal

Polarización DirectaCircuito cerrado ideal

No Hay circulación de corriente

Hay circulación de corriente

Page 99: 1. Electronica Basica

El voltaje de activación o umbral de un diodo de unión de silicio es 0.7V y para un

diodo de germanio es de 0.3V. El aumento del voltaje de polarización directo

provoca un aumento de la corriente en el diodo.

La curva característica del diodo de unión es la siguiente:

Diodo polarizado inversamente

por el multímetro

Diodo polarizado directamente

por el multímetro

Page 100: 1. Electronica Basica

En esta gráfica podemos observar lo siguiente:

Si los valores son negativos, no circula intensidad.

Si son positivos, pero menores que la tensión umbral del diodo,

tampoco circula intensidad.

Si son positivos, mayores que la tensión umbral, circula una

intensidad de corriente alta, teóricamente casi infinita.

Como se puede apreciar un diodo alimentado con tensión de corriente continua,

se comporta como un interruptor, el cual depende de su polarización en forma

directa o inversa, esta propiedad hace que se pueda utilizar el diodo para circuitos,

donde el flujo de la corriente eléctrica sea determinado en un sentido específico y

que esta corriente no regrese.

Por ejemplo un sistema de alarma antirrobo o un sistema de reserva de baterías

para computadora, llegan a presentar el siguiente circuito.

D2

D1

Page 101: 1. Electronica Basica

En este circuito, la carga inicialmente se encuentra alimentada con 15 V. de la

fuente de alimentación primaria, la cual circula por el diodo D1 polarizando este

diodo en forma directa, como la diferencia de potencial para el diodo D2 es

superior a sus 12 V. el diodo D2 se encuentra polarizado en forma inversa,

haciendo que la batería de 12V. no sea utilizada. Si por algún motivo la fuente

principal de 15 V. es desconectada, el diodo D2 se encontrará polarizado de forma

directa y el diodo D1 en forma inversa haciendo que inmediatamente la fuente de

12 V. entre en funcionamiento.

8.3. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CORRIENTE ALTERNA

El voltaje de corriente alterna de la red es demasiado elevado para la mayor parte

de los dispositivos electrónicos. Por esta razón, se emplean generalmente

transformadores en casi todos los equipos electrónicos. Este transformador

reduce el nivel de tensión de la red domiciliaria a niveles inferiores más adecuados

para trabajar con dispositivos electrónicos.

8.3.1. Rectificador de media onda

Si conectamos un diodo y una resistencia de carga en serie a la salida de un

transformador, obtendremos el siguiente circuito:

En este circuito, el diodo D1, conducirá en las mitades positivas de cada ciclo de la

señal alterna senoidal, por encontrarse polarizado directamente, pero no conducirá

durante las mitades negativas del ciclo, por encontrarse polarizado inversamente,

dando como resultado en la salida solamente media onda de la señal de entrada,

Page 102: 1. Electronica Basica

esta tensión de media onda produce una corriente por la resistencia de carga

unidireccional (circula en una sola dirección)

A este proceso se conoce comúnmente como rectificación, ya que el

transformador reduce la amplitud de la señal de alimentación y el diodo la rectifica

dejando pasar sólo la mitad de la onda. El diodo conduce en el semiciclo positivo

de la onda y no conduce nada en el semiciclo negativo.

El rendimiento es muy bajo, porque sólo resulta útil un semiciclo de la onda. La

tensión de salida es de poca calidad porque difiere mucho de la tensión continua

pura que utiliza los componentes electrónicos; pero es una primera aproximación a

convertir una señal de corriente alterna en señal de corriente continua.

8.3.2. Rectificador de onda completa con toma intermedia

Podemos aprovechar los dos semiciclos de la onda, de forma que circulará

corriente por la carga en ambos. Esto se consigue colocando dos rectificadores de

media onda desfasados 180o de modo que cada uno rectifique la mitad de la onda.

La tensión de continua de un rectificador de media onda es:

Vcc=0,318∗Vm

Page 103: 1. Electronica Basica

Esto se puede conseguir usando un transformador de punto intermedio y dos

diodos.

Para este circuito se debe apreciar la conexión intermedia del transformador

llevada a tierra, debido a esta conexión central, el circuito es equivalente a dos

rectificadores de media onda. El Diodo D1 funciona con el semi ciclo positivo de

tensión, mientras que el diodo D2 funciona con el semi ciclo negativo de tensión,

por lo tanto la corriente en la carga rectificada circula durante los dos semi ciclos y

esta corriente en la carga al igual que el anterior circula solamente en una

dirección.

Su rendimiento de este rectificador es el doble que el de media onda, porque

aprovecha los dos semi ciclos de la onda.

8.3.3. Rectificador de onda completa tipo puente

Mediante el uso de 4 diodos en lugar de 2, se elimina la necesidad de la conexión

intermedia del secundario del transformador, esta ventaja de no usar dicha

La tensión de continua de un rectificador de onda completa es:

Vcc=0,636∗Vm

La frecuencia de salida es:

f sal=2∗f entrada

Vcc

Page 104: 1. Electronica Basica

conexión, es quela tensión en la carga rectificada es el doble que la que se

obtendría con el rectificador de onda completa con 2 diodos.

Durante el semiciclo positivo de la tensión de la red, los diodos D1 y D3 conducen,

da lugar a un semiciclo positivo en la resistencia de carga. Los diodos D2 y D4

conducen durante el semiciclo negativo, lo que produce otro semiciclo positivo en

la resistencia de carga. El resultado es una señal de onda completa en la

resistencia de carga.

La diferencia más importante es que la tensión inversa que tienen que soportar los

diodos es la mitad de la que tienen que soportar los diodos en un rectificador de

onda completa con 2 diodos, con lo que se reduce el costo del circuito.

8.4. EL DIODO ZENER

Algunos diodos se diseñan para aprovechar la tensión inversa de ruptura, en la

zona de No conducción, esto se consigue básicamente a través del control de los

electrones en las capas P y N. Con ello se logran tensiones de ruptura de 2V a

200V, y potencias máximas desde 0.5W a 50W.

La curva característica de un diodo Zener se presenta a continuación:

Page 105: 1. Electronica Basica

Teóricamente no se diferencia mucho del diodo ideal, aunque la filosofía de

empleo es distinta: el diodo Zener se utiliza para trabajar en la zona de ruptura, ya

que mantiene constante la tensión entre sus terminales (tensión zener, VZ). Una

aplicación muy usual es la estabilización de tensiones en valores fijos

establecidos por el voltaje de funcionamiento del diodo Zener.

Los parámetros comerciales del diodo Zener son los mismos que los de un diodo

normal, junto con los dos siguientes características a tomar en cuenta:

VZ: Tensión de Zener

IZM: Corriente máxima en inversa.

NOTA: Hay que tener en cuenta que el fabricante nos da los valores de VZy IZM en

valor absoluto. Al resolver un problema, no hay que olvidar que los valores son

negativos con el criterio de signos establecido por el símbolo del componente.

El diodo Zener es un dispositivo de tres estados operativos:

Conducción en polarización directa: Como en un diodo normal

Corte en polarización inversa: Como en un diodo normal

Conducción en polarización inversa: Mantiene constante la V=VZ,

con una corriente entre 0 y IZM.

La fuente de alimentación de los equipos electrónicos

La mayor parte de los circuitos electrónicos requieren corriente continua para su

funcionamiento. La fuente de alimentación convierte la corriente alterna de las

instalaciones eléctricas domiciliarias en corriente continua, lo que es necesario hoy

en día para una infinidad de aparatos electrónicos, como los cargadores de batería

de celulares. Las fuentes de alimentación de los aparatos de sonido, etc.

Page 106: 1. Electronica Basica

El esquema de bloques de una fuente de alimentación es:

Una fuente de alimentación de 6 voltios con todos los bloques completos será:

10TO1

50 Hz

V1-220/220V

D118DB10

+

C1100uF

D21N4736

Q12N2222A

+

C2100uF

R1680 R2

5k

Una fuente simétrica de ±6 voltios con punto medio es:

5TO1CT

+C1

100uF

+

C2100uF

D11N4736

+

C3100uF

D21N4736

D3BRIDGE

50 Hz

V1-220/220V

Q12N3904

Q22N3906

+

C4100uF

R1500

R2680

R3500

R4680

Una fuente de alimentación utilizando un Circuito integrado para la regulación es:

Volta

je d

e sa

lida

5V

Page 107: 1. Electronica Basica

C5100nF

IN

COM

OUT

U178L05

+

C4220uF

+

C32200uF

C2100nF

C1100nF

5TO1CTD3

BRIDGE

50 Hz

V1-220/220V

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

Suponga que se tiene un rectificador de onda completa, la tensión de la red

domiciliaria es de 220V. eficaces, con un transformador de 5:1, la tensión de

corriente continua en la carga es:

Vcc = 0,636 * 220 V = 139,92 V

Determinar la tensión de salida del siguiente circuito combinado con diodos

R11k

+ V110V

D31N914

D21N914

D11N4728

Page 108: 1. Electronica Basica

Analizar el siguiente circuito, explicar su funcionamiento y dibujar la forma

de onda de salida.

9

Page 109: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Recuerdas ¿cómo se realiza la polarización de un transistor dentro de una de sus

tres zonas o regiones de trabajo (saturación, activa y corte) para emplearlos como

conmutadores o amplificadores de tensión?

El transistor es un elemento de tres terminales denominados: Base (B), Colector (C) y Emisor (E), que tiene la propiedad de variar la corriente que circula a través de él mediante una polarización dentro de tres regiones de trabajo: la región de saturación, la región activa y la región de corte. Es decir, se pueden manejar grandes corrientes mediante la inyección apropiada de una corriente de control muy pequeña.

¿Qué papel juega el transistor?

Pueden manejar grandes corrientes mediante la inyección apropiada de una

corriente de control muy pequeña, actúan como amplificadores de corriente,

existen varios tipos de transistores, los principales y de mayor análisis son los

denominados transistores bipolares, que básicamente son construidos con

cristales de silicio o germanio.

¿En qué consiste el punto Q y las regiones de trabajo?

Page 110: 1. Electronica Basica

el cual corresponde al punto de operación del circuito electrónico. Para ubicarlo se

debe tener en cuenta el comportamiento estático del transistor (sin la presencia de

señales de entrada o excitaciones). puede estar en una de las regiones de trabajo

propias del transistor, esto se puede apreciar dentro de la recta de carga y

funcionamiento de acuerdo al siguiente gráfico

¿Y qué es la polarización de transistores?

Como la determinación de los puntos de trabajo referidos a las características eléctricas respectivas de corriente y voltaje (Ic, VCE) del transistor, dentro de una de sus regiones: saturación, lineal o activa y corte que se presentan en toda la recta de carga, el funcionamiento de un transistor dentro de una de estas regiones dependen de los parámetros internos del transistor, parámetros como ganancia (en D.C.), voltajes y corriente.

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

9.1. EL TRANSISTOR

¿Conoces qué es un transistor?

Los transistores son dispositivos semiconductores de estado sólido, generalmente

fabricados con silicio o germanio, al que se le agregan impurezas, para controlar la

conducción de la corriente eléctrica. Los transistores tienen distintas

denominaciones, en base a su tipo de construcción.

El transistor es un elemento de tres terminales denominados: Base (B), Colector

(C) y Emisor (E), que tiene la propiedad de variar la corriente que circula a través

de él mediante una polarización dentro de tres regiones de trabajo: la región de

saturación, la región activa y la

región de corte. Es decir, se

pueden manejar grandes

corrientes mediante la inyección

apropiada de una corriente de

Page 111: 1. Electronica Basica

control muy pequeña. Este es el principio por el cual los transistores son muy

utilizados como elementos amplificadores de potencia.

Conceptualmente los transistores actúan como amplificadores de corriente,

existen varios tipos de transistores, los principales y de mayor análisis son los

denominados transistores bipolares, que básicamente son construidos con

cristales de silicio o germanio.

En el caso que se tenga una capa de silicio tipo P entre dos de tipo N

denominamos al transistor como: Transistor NPN, la otra posibilidad es que una

capa de tipo N esté entre dos capas del tipo P, denominamos al transistor como

PNP.

Estos transistores también se representan por su unión entre diodos, ya que estos

también presentan las mismas capas P y N de la siguiente forma:

Debido a que el funcionamiento de uno es completamente similar al otro, sólo será

necesario conocer el análisis con uno de los transistores citados, que en general

es con el transistor NPN.

Tensiones y dirección de las corrientes en un transistor

Transistor NPNTransistor PNP

Transistor NPNTransistor PNP

Page 112: 1. Electronica Basica

Las corrientes entre terminales dependen de las tensiones que se apliquen. Para

un transistor NPN y tomando el terminal de emisor como referencia de tensión (el

más usual) tenemos:

¿Qué es el punto Q?

Existe un único punto presente en las características de entrada y salida

denominado punto Q o punto de trabajo (Quiscent Point), el cual corresponde al

punto de operación del circuito electrónico. Para ubicarlo se debe tener en cuenta

el comportamiento estático del transistor (sin la presencia de señales de entrada o

excitaciones).

Si se conoce el punto Q, entonces se puede diseñar.

Si se conoce el circuito, se puede determinar el punto Q.

El punto Q puede estar en una de las regiones de trabajo propias del transistor,

esto se puede apreciar dentro de la recta de carga y funcionamiento de acuerdo al

siguiente gráfico:

Se puede apreciar que los voltajes

serán:

Aplicando las leyes de Kirchhoff se tiene:

La relación entre corriente débase y colector viene dada por:

Page 113: 1. Electronica Basica

Esta recta es carga es una línea diagonal que se dibuja sobre la curva de salida

del transistor y nos indica los extremos de operación de dicho transistor, es decir

el máximo voltaje que soporta entre colector y emisor cuando se encuentre

totalmente abierto y la máxima corriente que circulará por él cuando esté

totalmente cerrado.

Cada uno de los puntos de esta recta, posee como coordenadas un valor de

corriente de colector y un voltaje de colector emisor, los cuales a su vez definen el

valor de los componentes a ser utilizados en el circuito de polarización.

Adicionalmente la recta de carga nos permite definir regiones de operación o

trabajo del transistor, dentro de las cuales existe tres regiones de gran interés,

estas son:

La región de saturación, la cual se caracteriza por que el voltaje entre

colector y emisor es muy cercano a cero, es decir el transistor actúa como

si fuera un interruptor cerrado.

La región de corte, que se caracteriza porque la corriente de colector es

muy cercana a cero, vale decir que el transistor actúa como un interruptor

abierto.

La región lineal o activa, generalmente se ubica al centro de la recta de

carga, es decir donde el transistor puede operar sobre un amplio rango de

valores sin estar dentro de las regiones de saturación o corte.

Las regiones de saturación y corte hacen trabajar al transistor como interruptor y

son utilizados dentro el diseño de sistemas digitales, donde sólo es necesario dos

valores: 1 (cerrado) y 0 (abierto)

La región lineal o activa hace trabajar al transistor como amplificador, siendo su

principal función el diseño de amplificadores de señal, donde síes necesario varios

valores con el fin de presentar adecuadamente la señal de salida.

Verificación de los terminales de un transistor

Page 114: 1. Electronica Basica

Antes de comprobar los transistores, se debe consultar en un manual de

componentes su configuración y terminales, ya que existen varias combinaciones

existentes. Para comprobar el estado de los transistores es necesario analizar los

siguientes gráficos.

Medida de resistencia interna del transistor PNP

Page 115: 1. Electronica Basica

Medida de resistencia interna del transistor NPN

PROFUNDICEMOS:

Para profundizar nuestro conocimiento, responde estas preguntas:

¿Qué son los transistores según este módulo?

¿Qué es el punto Q?

¿Qué utilidades encuentras en el uso de transistores?

Page 116: 1. Electronica Basica

9.2. POLARIZACIÓN DE TRANSISTORES

Se entiende por polarización de transistores, como la determinación de los puntos

de trabajo referidos a las características eléctricas respectivas de corriente y

voltaje (Ic, VCE) del transistor, dentro de una de sus regiones: saturación, lineal o

activa y corte que se presentan en toda la recta de carga, el funcionamiento de

un transistor dentro de una de estas regiones dependen de los parámetros

internos del transistor, parámetros como ganancia (en D.C.), voltajes y corriente

de funcionamiento.

Polarización de transistores como interruptor

La polarización de transistores es muy útil en los circuitos digitales, la razón es

que, por lo general, estos circuitos se diseñan para funcionar en las regiones de

saturación y corte. Por ello, se va a obtener a la salida una tensión próxima a la de

alimentación (valor alto de tensión) y también próxima a cero (valor bajo de

tensión).

En el circuito podemos observar un circuito de polarización de un transistor como

interruptor, en el que se aplica una tensión vi de entrada que puede tomar valores

muy altos, próximos a VCC, o cercanos a cero. Si en dicho circuito se hace que vi =

0

La tensión en la unión emisor-base no será suficiente para que haya una corriente

de base apreciable, por lo que se puede considerar que IB = 0, y en consecuencia

IC = 0.

RB

RC

Page 117: 1. Electronica Basica

En esta situación, la caída de tensión en la resistencia de colector será nula, y

toda la tensión de alimentación, VCC, la tenemos en los terminales de colector y

emisor, por tanto, a la salida, v0= VCC. Esta situación se corresponde con el punto

de trabajo Q1 mostrado en la gráfica a lado del circuito.

En otras palabras: vi = 0 Entonces: v0= VCC

Por el contrario, si vi = VCC, la corriente de base será muy elevada, al igual que IC,

llevando el transistor a la zona de saturación, posición representada por Q2. En

esta zona VCE ≈ 0,2V, valor que se puede considerar cero en comparación con las

tensiones que estamos manejando y, por tanto, v0 = 0.

En otras palabras: vi = VCC Entonces: v0= 0

Una relación práctica para obtener corte y saturación es la siguiente:

Polarización de transistores como Amplificador

Si la aplicación que se persigue es como amplificador de una señal, tenemos que colocar el punto

de trabajo en una posición que permita la máxima amplitud y la mínima distorsión en la señal de

salida, dentro de la región lineal o activa presentada en la recta de carga.

Existen tres tipos de polarización básica para obtener amplificadores, estos son:

Emisor Común, Colector Común, Base Común, de estas configuraciones, la

primera polarización es la más utilizada y difundida. Para el análisis en la

polarización de Emisor Común, es muy dificultoso para el diseñador encontrar

todos los valores en los manuales; sin embargo el diseño de la polarización

tiene razonable exactitud, utilizando ciertas condiciones de diseño, tomando en

cuenta los siguientes aspectos:

Laecuaciónquerelacionalacorrientedecolectorylacorrientedebase,queyasevieron

RB

RC=10

Page 118: 1. Electronica Basica

anteriormente,es la siguiente:

I B=I C

HfeDC

Donde:

HfeDC o Beta, es el factor de amplificación interno del transistor y tiene un

valor mucho mayor que la unidad (ejemplo: HfeDC= Be ta=150).

Tomando en cuenta el valor de Beta y la ecuación de corrientes, se puede

escribir, sin tener un error significativo lo siguiente.

IC=IE

Para que el transistor trabaje en la región lineal se debe cumplir:

0.5V<VBE<0.7V(para un transistor de silicio):

Este valor generalmente se concreta en:

VBE= 0.6 V ó 0.7 V

Trabajando sobre la malla que presenta el transistor en torno a sí mismo, se

puede escribir la siguiente ecuación:

VCE=VBE+VCB

Donde reemplazando el valor del voltaje Base-Emisor para trabajar en la región

lineal se tiene:

VCE=VBE+0.7

El parámetro Vcc es el voltaje de alimentación de corriente continua a circuito.

Tomando en cuenta todas estas relaciones, se puede escribir las siguientes

ecuaciones:

Desde Vcc hasta tierra por la malla de RCyRE:

I2

I1

VCBIB

VCE

VBE

IE

IC

Page 119: 1. Electronica Basica

Vcc=IcRc+VCE+IcRE

Desde Vcc hasta tierra por la malla deR1yR2

Vcc=I1R1+I2R2

Considerando la malla interior de R2y Re, además del Voltaje VBE= 0.7 V

I2R2= 0,7+ ICRE

En el nudo de corrientes, se tiene:

I1=I2+IB además laI B=I C

Hfe

Estas últimas ecuaciones se resuelven conociendo seis de las once variables que

intervienen, sin embargo, para facilitar el diseño se suelen aplicar los siguientes

criterios de diseño:

V CE=V CC

2

V E=I C∗RE=V CC

10

I 2=10∗I BÓ I 2=15∗I Bpara los transistores comunes

De la anterior relación se puede inferir, sin cometer mucho error, que I2=I1

Otras ecuaciones para polarizar como amplificador al transistor se muestran a

continuación.

Page 120: 1. Electronica Basica

También existen transistores especiales como los transistores de potencia, JFET,

MOSFET y TIRISTORES, para los cuales se debe tener cuidado en su

polarización y análisis, tal como se muestra con la polarización de transistores

comunes utilizados como amplificadores.

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1) Para el siguiente circuito determinar la región de trabajo y dibuja su recta de

carga. Se puede observar que presenta cuatro resistencias polarizándolo por

divisor de voltaje o también conocido como autopolarizado.

+V

V110V

.01uF

.01uF

2N2222A6kHz

B

A

.01uF

2.2k 1000

10K

10k 3600

B

A

A

B

Page 121: 1. Electronica Basica

2) Los datos relevantes para la polarización son las siguientes:

VCC= 10 V.

RC=3,6 KΩ o su equivalente = 3600 Ω

RE= 1KΩ o su equivalente = 1000 Ω

R1=10 KΩ

R2=2,2KΩ

β = 36, 100 y 300 analizar con cada una de las ganancias

3. Polarizar un transistor en conmutación y analizar los resultados obtenidos.

1

Page 122: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

La construcción de circuitos básicos de amplificación de señal, como de temporización, requieren de:

1) Los circuitos integrados (¿en qué consisten?)Son circuitos que tienen un uso específico, y están compuestos de los elementos electrónicos por transistores, diodos, resistencias, condensadores, etc. Estos C.I. son fabricados sobre una oblea de silicio (miniaturizado), donde sobre salen los terminales o contactos eléctricos de ingreso y salida de señal, además de los conectores de alimentación eléctrica para su funcionamiento y son empaquetados o protegidos por una carcasa de plástico duro sobre la cual se marca un código de identificación referido al tipo de trabajo que realiza

2) El amplificador operacional (¿en qué consiste?)Son circuitos integrados compuestos de varios o hasta cientos de transistores que permiten la amplificación y manipulación de señales eléctricas. Sus funciones básicas pueden ser variadas, pasando desde sumadores, restadores, multiplicadores, integradores, derivadores, hasta funciones exponenciales, divisiones y muchas más

3) El temporizador NE555 (¿en qué consiste?)

Es otro circuito integrado de 8 terminales, genera señales temporales con mucha

Page 123: 1. Electronica Basica

estabilidad y precisión, lo cual lo convierte en el circuito base de muchas aplicaciones que necesite un control del tiempo: temporizadores, generadores de señales, relojes, etc

10.1 LOS CIRCUITOS INTEGRADOS

¿Sabes a qué se llaman circuitos integrados?

Los Circuitos Integrados (denominados como C.I.) son circuitos que tienen un uso

específico, y están compuestos de los elementos electrónicos estudiados

anteriormente, como transistores, diodos, resistencias, condensadores, etc. Estos

C.I. son fabricados sobre una oblea de silicio (miniaturizado), donde sobre salen

los terminales o contactos eléctricos de ingreso y salida de señal, además de los

conectores de alimentación eléctrica para su funcionamiento y son empaquetados

o protegidos por una carcasa de plástico duro sobre la cual se marca un código de

identificación referido al tipo de trabajo que realiza.

A estos circuitos integrados, también se los conoce como chip o microchip dentro

el lenguaje común, y hoy en día han revolucionado la construcción de distintos

equipos electrónicos porque los elementos del circuito integrado son tan pequeños

que se necesita un buen microscopio para verlos, pudiendo caber millones de

transistores en un par de centímetros de largo por un par de centímetros de ancho

como también se encuentran interconectados internamente resistencias,

condensadores, diodos, etc. Un ejemplo que podemos encontrar en nuestro medio

es el microprocesador de una computadora o Computador personal.

Page 124: 1. Electronica Basica

10.2 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Los amplificadores operacionales (A.O.) son circuitos integrados compuestos de

varios o hasta cientos de transistores que permiten la amplificación y manipulación

de señales eléctricas. Sus funciones básicas pueden ser variadas, pasando desde

sumadores, restadores, multiplicadores, integradores, derivadores, hasta

funciones exponenciales, divisiones y muchas más.

La representación simbólica de un Amplificador Operacional A.O. es la siguiente:

Se pueden observar los dos terminales de entrada de la señal, V+ y V-, y el

terminal de salida. Los dos terminales de alimentación generalmente no se dibujan

para simplificar el esquema del circuito, pero no se deben olvidar a la hora de

armar circuitos con A.O.

En forma teórica, el voltaje de salida se obtendrá de la siguiente forma:

vout= A * (v+ - v- )

Page 125: 1. Electronica Basica

Donde: A = Es la ganancia del Amplificador Operacional

Idealmente la resistencia de entrada de los A.O. es infinita, haciendo que por sus

terminales V+ y V- no ingrese corriente, y la resistencia de salida es cero,

provocando que no haya una caída de tensión, la ganancia ideal también es

infinita, lo que hace que para valores de V+ y V- distintos el A.O. se sature un su

valor de alimentación positivo o negativo según corresponda (esta última

característica hace que el A. O. pueda ser utilizado como un comparador de

voltaje).

La mayor parte de las configuraciones del A.O. tienen realimentación positiva o

negativa, dependiendo de la respuesta que se desee obtener. Que la

realimentación sea positiva o negativa depende a que terminal de entrada esté

conectado la realimentación.

El amplificador operacional μ741

Este Amplificador operacional, es uno de los más utilizados dentro el campo de la

electrónica, por su sencillez y tamaño reducido, posee ocho terminales y sirve

básicamente para amplificar la tensión de entrada de señal, su forma física y se

distribución eléctrica, son las siguientes:

Este A.O. presenta dos formas de funcionamiento, una es mediante lazo abierto

(sin realimentación) y la otra es mediante lazo cerrado (si existe realimentación)

Funcionamiento del 741 en lazo abierto

En lazo abierto el741 amplifica las señales de la siguiente forma:

Page 126: 1. Electronica Basica

Vo será la diferencia de tensiones entre las patas V+ yV- multiplicado por la

ganancia del amplificador(A). Esta ganancia suele ser muy alta, de diez

mil o cien mil veces.

Vo= A * (V + - V -)

La tensión de salida no puede ser superior al a tensión positiva de

alimentación y no puede ser menor que la tensión negativa de

alimentación, prácticamente es incluso menor que las tensiones de

alimentación.

Vo ≥-Vcc y Vo ≤ +Vcc

Ejemplo: En el siguiente circuito, se puede observar un A.O. 741 sin

realimentación con valores de tensión distinta entre sus dos terminales de entrada,

por lo que se tendrá el siguiente análisis:

Un ejemplo más demostrativo del funcionamiento del A.O. 741 en lazo abierto es

el siguiente:

Vo = A*(5nV – 3nV) Si: A= 20000 veces

Vo = 20000*(2nV)

Vo = 40μV.

Lo que es mayor a -12V de la alimentación negativa y es menor a +12V de la alimentación positiva.

Vo = A*(1000μV – 50μV) Si: A= 20000 veces

Vo = 20000*(950 μV)

Vo = 19V.

Sin embargo, como Vo no puede superar los catorce voltios de +Vcc, incluso menos, el voltímetro mostrará un valor de 12 Voltios máximo. Como supera el máximo se dice que el amplificador 741 está saturado.

Page 127: 1. Electronica Basica

Si ahora se intercambian los valores de las alimentaciones de entrada de V+yV-

LosA.O.741en lazo abierto se utilizan como comparadores. Un comparador

detecta rápidamente si la diferencia entre los terminales de entrada V+ y V-

dando los valores de saturación y activando algún dispositivo.

Algunas aplicaciones comerciales de los A.O. 741 en lazo abierto son:

Donde: T1= BD135

Encendido de una lámpara incandescente por el aumento de temperatura.

Relé accionado por falta de Luz

Vo = A*(50μV - 1000μV ) Si: A= 20000 veces

Vo = 20000*(-950 μV)

Vo = -19V.

Sin embargo, como Vo no puede superar los catorce voltios de -Vcc, incluso menos, el voltímetro mostrará un valor de -12 Voltios máximo.

R3

R4

Page 128: 1. Electronica Basica

Funcionamiento del 741 en lazo cerrado

Un A.O. en lazo cerrado puede ser polarizado en distintas configuraciones, pero

las más importantes es como seguidor de señales, amplificador inversor y no

inversor con control de ganancia.

Seguidor de señales

El A.O. polarizado como seguidor de señales, es aquel circuito que proporciona a

la salida la misma tensión que a la entrada su polarización es la siguiente:

Se usa como un Buffer (amplificador de señal), para eliminar los efectos de

carga o para adaptar impedancias (conectar un dispositivo con gran

impedancia a otro con baja impedancia y viceversa)

Como la tensión en las dos patillas de entradas son iguales: Vout = Vin

Zin = ∞

Presenta la ventaja de que la impedancia de entrada es elevadísima, la de salida

prácticamente nula, y puede ser útil, por ejemplo, para poder leer la tensión de un

sensor con una intensidad muy pequeña que no afecte apenas a la medición. De

hecho, es un circuito muy recomendado para realizar medidas de tensión lo más

exactas posibles.

Amplificador Inversor Para este circuito, se tiene que tener cuidado en identificar los terminales por donde se ingresa la señal.

El terminal de entrada positiva se encuentra conectado a tierra.

Page 129: 1. Electronica Basica

En la polarización con realimentación la ganancia cambia. Ahora no es unas miles

de veces, sino que responden a una relación entre la resistencia de polarización y

las tensiones de entrada como salida. Como toda la corriente I que circula por R1

pasará por R2, puesto que no se derivará ninguna corriente hacia la entrada del

operacional (Impedancia infinita), así pues el producto de I por R2 será igual a - V0

por lo que:

Por lo tanto la ganancia de tensión de un amplificador inversor es:

Una aplicación práctica, es la siguiente:

Para este circuito, se tiene que tener cuidado en identificar los terminales por donde se ingresa la señal.

El terminal de entrada positiva se encuentra conectado a tierra.

Page 130: 1. Electronica Basica

Amplificador No inversor

Así pues

Como

Se tiene la siguiente relación:

Expresado en términos de ganancia de tensión:

También se pueden deducir propiedades adicionales para esta configuración. El

límite inferior de ganancia se produce cuando R2 = 0, lo que da lugar a una

ganancia unitaria.

10K

20K

La ganancia de tensión es de 2 veces la tensión de entrada.

Vo/Vin=20K/10K = 2 veces

El voltaje de salida es por lo tanto 6 V.

Vo= 2*3V. = 6V.

En este circuito, la tensión Vi se aplica a la

entrada (+), y una fracción de la señal de

salida, Vo, se aplica a la entrada (-) a través

del divisor de tensión R1 - R2. Puesto que, no

fluye corriente de entrada en ningún terminal

de entrada, y ya que Vo = 0, la tensión en R1

será igual a Vi

Page 131: 1. Electronica Basica

R2 puede utilizarse como un control de ganancia lineal, capaz de incrementar la

ganancia desde el mínimo unidad hasta un máximo dependiendo de las

características que presente el A.O. referidas a este punto.

Analizando el siguiente circuito se tiene:

La Zin = ∞, lo cual nos supone una ventaja frente al amplificador inversor.

10.3 EL TEMPORIZADOR NE555

El temporizador NE555 es otro circuito integrado de 8 terminales,genera señales

temporales con mucha estabilidad y precisión, lo cual lo convierte en el circuito

base de muchas aplicaciones que necesite un control del tiempo: temporizadores,

generadores de señales, relojes, etc.

La descripción de los pines de un 555 se refiere al de encapsulado DIP-8. El

encapsulado es la cubierta de plástico con los contactos y DIP 8 significa que

tiene cuatro terminales a un lado y cuatro a otro, haciendo un total de 8

terminales.

10K

20KEn este circuito, la tensión Vin se aplica

a la entrada (+),a través del divisor de

tensión R1 y R2. Se tiene:

Vo/Vi = (10K+20K)/10K = 3 veces

El voltaje de salida será:

Vo = 3 * 2.5 V = 7.5 V.

Page 132: 1. Electronica Basica

Terminal 1.- Masa (GND). En ella se conecta el polo negativo de la fuente de

alimentación. Es el terminal a 0 voltios.

Terminal 2.- Entrada de disparo (Trigger). Es la entrada del circuito. Por ella se

introducen las señales para dispararlo o ponerlo en marcha.

Terminal 3.- Salida (Output). Cuando está activada proporciona una tensión

aproximadamente igual a la tensión de la alimentación.

Terminal 4.- Reset. Permite la interrupción del ciclo de trabajo. Cuando no

se usa se conecta al positivo de la alimentación.

Terminal 5.- Tensión de Control (Control Voltaje). Esta tensión debe ser 1/3

de la de alimentación. Cuando no se usa, se debe conectar un condensador

entre 10nF y 100 nF entre éste y tierra.

Terminal 6.- Umbral (Threshold). Esta tensión debe ser 2/3 de la de alimentación.

Permite finalizar el ciclo de trabajo.

Terminal 7.- Descarga (Discharge). En este pin se conecta el condensador

exterior que fija la duración de la temporización.

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

respecto de masa.

Page 133: 1. Electronica Basica

Funcionamiento del 555 como retardador de la desconexión (monoestable)

20 Hz

V212/0V

.IC

CMD10V

V112V

UA555GndTrgOutRst Ctl

ThrDisVcc

U1

C11uF

C20.1uF

RL10k

R127k

El generador de señales V2, aplica una pequeña tensión de disparo a TRIGGER.

Esto provoca que la salida (terminal 3) pase a tener la tensión de alimentación

VCC. En un principio la patilla TRIGGER estaba cargada a VCC y baja a un valor

menor de 1/3 de VCC.Cuando eso sucede, se empieza a cargar el

condensador C1 a través de la resistencia R1. Cuando la tensión en este

condensador alcanza los 2/3 de la tensión deVCC se activa el terminal 7 de

descarga, en ese momento la salida vuelve a ser 0 Voltios.

El tiempo del periodo, viene calculado por la siguiente ecuación:

T =1,1×R1×C1

otras condiciones: R2 debe estar entre 1KΩ y 3,3 MΩ y el valor mínimo de C1 es

de 500pf.

Funcionamiento del555como Multivibrador astable

Page 134: 1. Electronica Basica

+12V

1Gnd2Trg3Out4Rst 5Ctl6Thr7Dis8Vcc

555

+

C1.1uF

+

Cctl.01uF

RL10k

RA1k

RB640

Cuando se conecta la alimentación, el condensador está descargando y la salida

del555 pasa a nivel alto hasta que el condensador C1, que se va cargando,

alcanza los 2/3 de la tensión de alimentación. Cuando lo alcanza la salida del 555

conmuta a cero y el condensador C1 comienza a descargarse a través de la

resistencia RB. Cuando la tensión enel condensador C1 llega a 1/3 de la

alimentación, comienza de nuevo a cargarse,y asi sucesivamente mientras se

mantenga la alimentación.

RA toma valores entre 1KΩ y 10MΩ, y RB siempre tiene que ser menor que RA .

Las ecuaciones para la determinación de los periodos de cada pulso son:

T1 = 0,693 × (RA+RB) × C1

T2 = 0,693 × RB × C1

Funcionamiento del 555 como astable simétrico

Parecido al anterior, pero la señal de salida puede ser simétrica, es decir que el

tiempo en que la señal está a nivel alto es el mismo tiempo en el que la señal está

baja.

Donde: RA+RB = RC+RD para que exista simetría.

Page 135: 1. Electronica Basica

Otros ejemplos de circuitos utilizando el NE555:

Detector de oscuridad

Temporizador ajustable hasta diez minutos

Page 136: 1. Electronica Basica

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

1) Diseña un amplificador inversor con una ganancia de 10 veces la tensión de entrada, que se alimente con una fuente simétrica de 12 voltios. Mostrar además la forma de onda de la salida con respecto a la entrada.

2) Diseña un amplificador no inversor con una ganancia de 10 veces la tensión de entrada, que se alimente con una fuente simétrica de 12 voltios. Muestra, además, la forma de onda de la salida con respecto a la entrada.

3) Diseña un temporizador simétrico para que encienda y apague un led en el periodo de un segundo.

Page 137: 1. Electronica Basica

1

Page 138: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Para comprender la electrónica digital, como recordaremos, se requiere de un sistema numérico, además de:

1) Sistema numérico Binario (descríbelo de manera resumida de acuerdo a tu experiencia)

Basan su funcionamiento en dos estados (cero y uno) por lo tanto se construye un código basado en dos dígitos. Al código más utilizado se le llama binario natural, el cual toma como base el 2, Este sistema utiliza para su representación dos símbolos que se representan por 0 (cero) y 1 (uno).

2) Circuitos lógicos con diodos y transistores (descríbelo de manera resumida de acuerdo a tu experiencia)

Es empleado en conmutación, lo que quiere decir que debe funcionar en

saturación o en corte y que no debe funcionar en ningún otro punto de la recta de

carga. Si un transistor está saturado, actúa como un interruptor cerrado del

colector al emisor. Si un transistor está en corte, es como un interruptor abierto.

3) Compuertas digitales básicas OR, AND, NOT (descríbelo de manera resumida de acuerdo a tu experiencia)

Page 139: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

11.1 SISTEMA NUMÉRICO BINARIO

Toda tecnología necesita de un sistema de numeración adecuado para la

realización de las operaciones aritméticas necesarias, los sistemas lógicos

digitales, basan su funcionamiento en dos estados (cero y uno) por lo tanto se

construye un código basado en dos dígitos. Al código más utilizado se le llama

binario natural, el cual toma como base el 2, Este sistema utiliza para su

representación dos símbolos que se representan por 0 (cero) y 1 (uno). A cada

uno de estos símbolos se le denomina bit (unidad básica de información binaria) y

se codifican de la siguiente forma:

2n……… 27 26 25 24 23 22 21 20

……… 128 64 32 16 8 4 2 1

Si tenemos un número binario y queremos expresarlo en decimal se realiza la

siguiente operación:

Ejemplo: 1110 b expresarlo en decimal.

23 22 21 20

8 4 2 1

1 1 1 0

8 + 4 + 2cero

El número digital

El número en decimal

Page 140: 1. Electronica Basica

14

Por lo tanto la equivalencia es: 1110 b = 14 d

Ejemplo: Si se desea expresar el número 10d en binario.

23 22 21 20

8 4 2 1

1 0 1 0

Por lo tanto la equivalencia es: 10 d = 1010 b

Dentro el sistema binario se tienen otros códigos de igual importancia, tales como:

el código Gray o binario reflejado, código Johnson, código Exceso3, AIKEN que

también expresan un número en un código digital, pero que no son muy

comerciales.

El código más utilizado es el código BCD natural, quien expresa un número por

medio de cuatro bits.

DecimalBCD-natural

8 4 2 1

0 0 0 0 0

1 0 0 0 1

2 0 0 1 0

3 0 0 1 1

4 0 1 0 0

5 0 1 0 1

6 0 11 0

7 0 111

8 1 0 0 0

9 1 0 0 1

Ejemplo: El número: 13 d = 0001 0011 en BCD-natural

Estas dos posicionessuman 10

El númerobinario

Page 141: 1. Electronica Basica

Ic

Rc

Vcc

z. corte Vent=0v.

z. saturación Vent=5v.

VCEVcc

El número: 25 d = 0010 0101 en BCD-natural

También existen los códigos alfanuméricos, los cuales presentan números y letras

dentro de su escritura. La cantidad de dígitos y su utilización dependen del código

utilizado, por lo tanto no existe una regla precisa como el anterior, para pasar de

un sistema a otro.

Para programación a bajo nivel de microprocesadores, autómatas, etc. Se utiliza

generalmente el código Hexadecimal, quien está compuesto por 16 dígitos y se lo

representa por medio de una letra H. Para trabajar con computadoras, se utiliza el

código ASCII (Américan Standard Codex Information Interchange) compuestos

por varios dígitos dentro de su estructura.

11.2 CIRCUITOS LÓGICOS CON DIODOS Y TRANSISTORES

La configuración Emisor común

La manera más sencilla de usar un transistor es emplearlo en conmutación, lo que

quiere decir que debe funcionar en saturación o en corte y que no debe funcionar

en ningún otro punto de la recta de carga. Si un transistor está saturado, actúa

como un interruptor cerrado del colector al emisor. Si un transistor está en corte,

es como un interruptor abierto.

Con el transistor podemos tener corte y saturación de la siguiente forma:

Vsal

Vent Q1NPN

Vcc

RB

RC

Page 142: 1. Electronica Basica

Cuando la máxima tensión de entrada (Vent), es igual a la tensión de alimentación

(Vcc), se puede obtener la saturación dura utilizando una razón de aproximación

de 10:1 para:

La polarización del diodo de forma directa o inversa podemos tener acceso a la

dirección de la corriente, comportándose el diodo como un interruptor eléctrico con

una caída de tensión en sus terminales de: 0.7 V.

La compuerta O (OR) con Diodos

Su simbología y tabla de verdad para una compuerta lógica OR de dos entradas es:

A B Out0 0 00 1 11 0 11 1 1

A

BOut

Si una de las entradas A, B o las dos entradas se encuentran en un nivel alto (1 lógico), los diodos se encuentran polarizados de forma directa por lo que existirá una circulación de corriente, existiendo en la salida (Out) un nivel alto.

NOTA: Si la tensión en A o B es de 5v. la tensión de salida será 4,3v. por el consumo de tensión de los diodos de silicio, y el valor de la resistencia es de 100KΩ.

RB

RC

=10

Page 143: 1. Electronica Basica

También se tiene los siguientes símbolos para la misma compuerta lógica con más

entradas.

OR dos entradas OR tres entradas OR cuatro entradas

La Compuerta Y (AND) con Diodos

Su simbología y tabla de verdad para una compuerta AND de dos entradas es:

También se tiene los siguientes símbolos para la misma compuerta lógica con más

entradas.

AND dos entradas AND tres entradas AND cuatro entradas

A

BOut

Si una de las entradas A, B o las dos entradas se encuentran en un nivel bajo (0 lógico), el diodo se encuentran polarizados de forma directa haciendo que descienda la salida hasta una tensión baja, porque el otro diodo se encuentra polarizado en sentido inverso.

NOTA: La tensión de trabajo generalmente es de 5v y el valor de la resistencia es de 100KΩ.

A B Out0 0 00 1 01 0 01 1 1

Page 144: 1. Electronica Basica

La compuerta Inversora (NOT)

Salida

Entrada 10k

1k

+V5V

Q1NPN

Un inversor es una compuerta con solo una entrada y una salida, su símbolo es el

siguiente dentro de la lógica digital:

Se llama inversor porque el estado de la salida es siempre el opuesto al estado de

la entrada. Cuando la tensión de entrada es alta, la de la salida es baja y

viceversa.

Su tabla de verdad es:

In Out1 00 1

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

AUTOEVALUACIÓN

1) Armar una compuerta OR de cuatro entradas utilizando semiconductores

2) Armar una compuerta AND de tres entradas utilizando semiconductores

Page 145: 1. Electronica Basica

3) Armar el siguiente circuito con semiconductores

Salida

C

B

A

Page 146: 1. Electronica Basica

1

Page 147: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

Identifica y describe brevemente lo siguiente:

1) Las compuertas lógicas en C.I. familia TTL

Es un dispositivo electrónico de dos estados lógicos (1 o 0) dentro el campo binario, su salida está determinada por el tipo de función y la condición inmediata de sus entradas

2) Las características de las compuertas lógicas en C.I.

Los elementos básicos de la familia CMOS (Complementary MOS) son los transistores MOS de canal N y de canal P. Estos transistores al ser más pequeños que los bipolares han permitido obtener densidades de integración hasta seis veces mayores a los de la familia TTL. Sus principales características son las siguientes

3) Las funciones lógicas básicas de las mismas.

son elementos electrónicos, que se encuentran conectados y separados

adecuadamente dentro de los circuitos integrados C.I. y cuyo funcionamiento

viene determinado por las funciones lógicas, cada una de estas funciones da

nombre a una compuerta digital, mostrando el valor de salida en función de su

entrada de acuerdo a su tabla de verdad

Page 148: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

12.1 FAMILIA LÓGICA DIGITAL TTL

Una familia lógica digital consiste de un grupo de C.I. compatibles, los cuales

pueden ser conectados entre sí para construir un circuito lógico de gran magnitud.

Una familia lógica digital muy popular, es la llamada familia TTL (Transistor

TransistorLogical), que dentro de sus ventajas más importantes presenta un bajo

costo en el mercado, alta velocidad de procesamiento (20 MHz típico a 100 MHz)

e inmunidad al ruido (Margende ruido: 0,4 V.) además que trabaja con 5V.

Esta familia TTL, fabricada inicialmente por la compañía Texas Instrument con los

códigos 54XXX y 74XXX (X es un número entre 0 y 9) hoy en día son varios

fabricantes pero respetando estos códigos, con los cuales se ha llegado a una

estandarización.

La línea 74XXX es de bajo costo y puede ser utilizado en ambientes con

temperatura entre 0 y 70o C. mientras que la línea 54XXX es utilizada en fines

militares con prestaciones superiores a la línea 74.

Compuertas lógicas en C.I. familia TTL

Una compuerta lógicaes un dispositivo electrónico de dos estados lógicos (1 o 0)

dentro el campo binario, su salida está determinada por el tipo de función y la

condición inmediata de sus entradas.

Page 149: 1. Electronica Basica

Dentro de la familia TTL, se deben considerar los siguientes casos para un

correcto funcionamiento del circuito.

Las entradas desconectadas, representan un nivel lógico alto o estado

lógico 1 que son aplicado a dichos terminales.

Las entradas conectadas a tierra representan un nivel lógico bajo o estado

lógico 0.

En términos de voltaje eficaz, el nivel lógico bajo o 0, es aproximadamente

de 0,2 a 0,8V. mientras que el nivel lógico alto o 1varía en el rango de 2,4 a

5 V.

La familia TTL, pese a estar alimentados con 5 V. entregan una voltaje de

salida de nivel alto o 1 de aproximadamente 3,3 V.

Compuertas lógicas en C.I. familia CMOS

Los elementos básicos de la familia CMOS (Complementary MOS) son los

transistores MOS de canal N y de canal P. Estos transistores al ser más pequeños

que los bipolares han permitido obtener densidades de integración hasta seis

veces mayores a los de la familia TTL. Sus principales características son las

siguientes:

Empiezan su denominación con el número 40 XXX

Alimentación: Vcc [3 V hasta 18 V] pero también puede trabajar con 5V.

Retardo: 40 ns.

Velocidad: entre 5 y 10 MHz

Niveles lógicos de entrada (a Vcc = 5 V): entre 0 V y 1,5 V para el estado

bajo (0 lógico) y entre los 3,5 V y Vcc para el estado alto (1 lógico).

Identificador: los más empleados son el 40 y el 45.

Temperatura de trabajo: de – 40º a 85º C

Margen de ruido: entre el 30 y el 45 % de Vcc.

Características de las compuertas lógicas en C.I.

Tal como se analizó anteriormente, los circuitos digitales trabajarán, con dos

niveles de tensión a los que denominaremos alto y bajo y los representaremos

Page 150: 1. Electronica Basica

por H(de High) y L(de Low) respectivamente. Si asignamos el valor

lógico1alatensiónmásaltayel 0 ala más baja, utilizaremos lo que se denomina

lógica positiva, en caso contrario, utilizaríamos lógica negativa.

Las características que deben ser consideradas al momento de trabajar con

compuertas lógicas son:

Cargabilidad de salida (fan-out): Máximo número de compuertas lógicas

que pueden ser conectadas o gobernadas por una sola compuerta a la

salida.

Cargabilidad de entrada (fan-in): Máximo número de entradas que puede

tener una compuerta lógica.

La capacidad de excitación de un circuito integrado digital, es llamado fan-out y la

corrientemínima de entrada para que una compuerta pueda funcionar

correctamente es llamado fan-in.

Tiempo de propagación medio(propagationdelay time): Media aritmética

entre los tiempos medios de propagación del cambio de estado de la

entrada a la salida.

Retardo: llamado también tiempo de subida, nos mide el momento en que

la señal pasa desde un 10% del valor final hasta el instante que alcanza el

90%, en una transición de nivel bajo a alto.

Margen de ruido (noisemargin): Variación máxima de la tensión de

entrada (de duración superior al retardo) sin que la salida cambie.

Potencia disipada: La POTENCIA disipada por una compuerta.

Según elnivel de integración se tienen en el mercado los siguientes siglas:

MSI:Escala deintegración media (100 a 1000 componentes)

LSI: Gran escala de integración (1000 a 10.000 componentes)

VLSI:Escala de integración muygrande (10.000 a 100.000 componentes)

ULSI:Escala de integración supergrande (másde 100.000 componentes)

12.2 FUNCIONES LÓGICAS BÁSICAS

Page 151: 1. Electronica Basica

a F

0 0

1 1

a F

0 1

1 0

Los circuitos lógicos digitales tienen como estructura básica las compuertas

lógicas que son elementos electrónicos, que se encuentran conectados y

separados adecuadamente dentro de los circuitos integrados C.I. y cuyo

funcionamiento viene determinado por las funciones lógicas, cada una de estas

funciones da nombre a una compuerta digital, mostrando el valor de salida en

función de su entrada de acuerdo a su tabla de verdad.

Función identidad

En este tipo de función la entrada y la salida son iguales, también se las conoce

como driver o buffer, se utiliza para regenerar la señal y proporcionar ganancia de

corriente.

Símbolo Función Tabla de verdad

F = a

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7407 de la familia TTL de la

siguiente forma:

Función Inversora (NOT)

En este tipo de función la salida es la negación lógica de la entrada, dicho de otra

forma la salida es la inversa de la entrada es, también se las conoce como driver o

buffer, se utiliza para regenerar la señal y proporcionar ganancia de corriente.

Símbolo Función Tabla de verdad

F = a

Fa

Fa

Page 152: 1. Electronica Basica

a b F0 0 00 1 01 0 01 1 1

a b F0 0 10 1 11 0 11 1 0

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7404 de la familia TTL de la

siguiente forma:

Función Multiplicadora (AND)

En este tipo de función la salida responde al resultado de multiplicar lógicamente

sus entradas, vale decir que se presentará un 1 lógico si y sólo si todas sus

entradas también presenten un 1 lógico.

Símbolo Función Tabla de verdad

F = a * b

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7408 de la familia TTL de la

siguiente forma:

Función Multiplicadora inversa (NAND)

En este tipo de función es la complementaria a la función AND, de manera que

sólo cuando las entradas valen todas uno, la salida es cero.

Símbolo Función Tabla de verdad

F = a * b

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7400 de la familia TTL de la siguiente

F

b

a

F

b

a

Page 153: 1. Electronica Basica

a b F0 0 00 1 11 0 11 1 1

a b F0 0 10 1 01 0 01 1 0

forma:

Función Sumadora (OR)

En este tipo de función, la salida responde al resultado de sumar lógicamente sus

entradas, vale decir que se presentará un 1 lógico si en alguna de sus entradas

presenten un 1 lógico.

Símbolo Función Tabla de verdad

F = a +b

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7432 de la familia TTL de la

siguiente forma:

Función Sumadora inversa (NOR)

En este tipo de función es complementaria a la función OR, de manera que sólo

habrá un uno lógico a la salida, cuando todas las entradas estén a cero.

Símbolo Función Tabla de verdad

F = a +b

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7402 de la familia TTL de la

F

b

a

F

b

a

Page 154: 1. Electronica Basica

a b F0 0 00 1 11 0 11 1 0

a b F0 0 10 1 01 0 01 1 1

siguiente forma:

Función OR-EXCLUSIVA (XOR)

En este tipo de función, es generadora de paridad par ya que da a su salida un

cero lógico (0), siempre que las dos entradas estén en nivel lógico alto o nivel

lógico bajo, en caso contrario se tendrá a la salida un nivel lógico alto (1)

Símbolo Función Tabla de verdad

F = ab = a*b +a*b

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 7486 de la familia TTL de la

siguiente forma:

Función NOR-EXCLUSIVA (XNOR)

En este tipo de función es generadora de paridad impar ya que da a su salida un

uno lógico (1), siempre que las dos entradas estén en nivel lógico alto o nivel

lógico bajo; en caso contrario se tendrá a la salida un nivel lógico bajo (0)

Símbolo Función Tabla de verdad

F = ab = a*b +a*b

F

b

a

F

b

a

Page 155: 1. Electronica Basica

Esta función se puede encontrar dentro del C.I. 74266 de la familia TTL de la

siguiente forma:

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

Anota la tabla de verdad del siguiente circuito y explica su funcionamiento

a

b

F74LS0474LS08

Anota la tabla de verdad del siguiente circuito y explica su funcionamiento

a

b

F74LS02

74LS02

74LS02

Para el siguiente circuito analiza y anota la tabla de verdad correspondiente

Page 156: 1. Electronica Basica

a

bF

c

74LS3274LS08

1

Page 157: 1. Electronica Basica

RECONSTRUYAMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

En esta unidad vamos a recordar la implementación de circuitos digitales,

mediante el álgebra de Boole y la simbología de electrónica, para recordamos:

1) La importancia de la Álgebra de Boole

2) Los postulados, propiedades, teoremas y leyes de Boole

3) La forma canónica de una función booleana

4) La implementación de funciones mediante compuertas lógicas

5) La familia lógica digital TTL

6) Las simbología de circuitos digitales

Page 158: 1. Electronica Basica

REFLEXIONEMOS Y PROFUNDICEMOS NUESTRA EXPERIENCIA:

13.1 ÁLGEBRA DE BOOLE

¿Qué establece el álgebra de Boole?

El álgebra de Boole establece una serie de postulados y operaciones lógicas para

realizar operaciones con funciones lógicas, consiguiendo que la resolución de

problemas con automatismos electrónicos sea mucho más sencilla, obteniendo

una función o varias funciones, las cuales van a ser traducidos o implementadas

en circuitos electrónicos por medio de compuertas lógicas.

El álgebra de Boole opera con variables que admiten únicamente dos valores que

se designan por cero y uno (0 y 1), estos símbolos no representan números, sino

dos estados lógicos diferentes de un dispositivo, es decir, una lámpara

incandescente, puede estar encendida (1) o apagada (0), un interruptor puede

estar abierto (0) o cerrado (1). No existen estados intermedios. El que sólo existan

dos estados válidos para cada elemento en esta estructura matemática, ha llevado

a llamarla algebra Binaria y también álgebra lógica, pues los razonamientos que

en ella se emplean son de carácter intuitivo y lógico.

Postulados propiedades teoremas y leyes del algebra de Boole

Para todos los casos, las variables lógicas se representan en minúsculas (a,b,c)

Page 159: 1. Electronica Basica

Forma canónica de una función booleana

Una función booleana es el resultado que muestra la relación en términos de

sumas y productos lógicos, existentes entre las variables de entrada a dicha

función. Se dice que una función está en forma canónica cuando en cada uno de

sus términos aparecen todas las variables de entrada relacionados con un

operador lógico negadas o sin negar.

Para entender este concepto veamos el siguiente ejemplo:

Existen dos maneras de representar las funciones booleanas en su forma

canónica, estas son: en forma de Mintérminos (más utilizado) y en forma de

Maxtérminos.

Los Mintérminos

Es la forma de representar una función canónica mediante términos, en forma de

sumas de productos de todas sus variables, es la más difundida y utilizada para

representar una función lógica.

La forma de representar un mintérmino es la siguiente:

La forma canónica para representar a todos los

números que compondrán la función es:

F=a b+a b+a b+ab

0 1 2 3

No a b

0 0 0

1 0 1

2 1 0

3 1 1

Page 160: 1. Electronica Basica

F= ∑numerode variables

(representaciónnumérica decimal)

Ejemplo:

F=∑2

(0 ,1 ,2 ,3 )F=a b+a b+a b+ab

Los Maxtérminos

Es la forma de representar una función canónica mediante términos, en forma de

producto de sumas de todas sus variables.

La forma de representar un Maxtérmino es la siguiente:

F= ∏numero de variables

(representaciónnumérica decimal negada)

Ejemplo:

F=∏2

(0 ,1 , 2 , 3 )F=(a+b )∗(a+b )∗(a+b )∗(a+b)

Implementación de funciones mediante compuertas lógicas

Al paso de una función lógica a un circuito digital mediante compuertas lógicas, se

le llama implementar la función.

Para implementar una función, en la fase inicial se debe comprender el enunciado

del problema y apreciar el número de variables de entrada con que se cuenta,

para determinar la función final.

Conviene simular el problema como si se tratase de una "caja negra" cuyas únicas

entradas sean las variables y las salidas sean los resultados buscados.

Una vez comprendido el problema y determinadas el número de las entradas y

salidas se recomienda seguir los siguientes puntos:

Formación de la tabla de verdad. Como todos los elementos, tanto entradas

como salidas son binarias, se establecen todas las combinaciones posibles

de las entradas y en cada una de ellas se define el estado que ha de tener

la salida o salidas según se deduce del análisis del problema.

Page 161: 1. Electronica Basica

Obtención de las ecuaciones lógicas. Partiendo de la tabla de verdad se

forman los Mintérminos.

Simplificación de la función obtenida a través de los teoremas del algebra

de Boole.

Realización del circuito lógico y verificación de su funcionamiento.

Ejemplo:

Se desea realizar un sistema de control de iluminación de una lámpara

incandescente por medio de tres interruptores y que funcione de la siguiente

manera:

Si solamente uno de los tres interruptores se encuentra activado, la lámpara

se enciende.

Si los tres interruptores se encuentran activados, la lámpara se enciende.

En cualquier otro caso la lámpara incandescente debe estar apagada.

Solución:

Como podemos observar en el diagrama anterior, este sistema presentará tres

entradas (a,b,c) y una salida, por lo tanto su tabla de verdad será:

Page 162: 1. Electronica Basica

No a b c F Explicación

0 0 0 0 0 La salida es cero porque los tres interruptores están desactivados

1 0 0 1 1La salida es uno porque el interruptor c está activado

2 0 1 0 1La salida es uno porque el interruptor b está activado

3 0 1 1 0La salida es cero porque hay dos interruptores activados y no responde al enunciado

4 1 0 0 1La salida es uno porque el interruptor a está activado

5 1 0 1 0 La salida es cero porque hay dos interruptores activados y no responde al enunciado

6 1 1 0 0 La salida es cero porque hay dos interruptores activados y no responde al enunciado

7 1 1 1 1La salida es uno porque los tres interruptores están activados como indica el enunciado

Ahora obtenemos las ecuaciones lógicas en forma de mintérminos, esto se

obtiene anotando en su forma canónica todos los términos de la salida que dieron

un uno lógico (1) en la salida (F), estos son:

F=∑3

(1 ,2,4,7 )

F=a b c+ab c+ab c+abc

Esta es la función que se debe implementar, pero antes se debe analizar los

teoremas, postulados o leyes del algebra de Boole para tratar de simplificar dicha

función y hacerla más sencilla para su implementación.

Analizando la función se puede factorizar las siguientes variables:

Aplicando la propiedad distributiva del algebra de Boole

F=a b c+ab c+ab c+abc

a (b c+b c )a ( bc+bc )Por lo tanto la función quedará:

F=a (b c+b c )+a (b c+bc )

Ahora armamos el circuito con compuertas lógicas, de acuerdo a la función lógica

final obtenida.

Page 163: 1. Electronica Basica

F

c

b

a

V35V

V25V

V15V

D1LED0

R1

Pero también se puede simplificar el circuito, utilizando las funciones OR-

EXCLUSIVA o NOR-EXCLUSIVA. De la siguiente forma:

F=a (b c+b c )+a (b c+bc )

b c b c

OR-EXCLUSIVO NOR-EXCLUSIVO

El circuito quedará:

a

b

c

F

R1

D1LED0

V15V

V25V

V35V

APLIQUEMOS LO APRENDIDO EN NUESTRA EXPERIENCIA:

a (b c+bc )

a (b c+b c )

a (b c+b c )

a (b c+bc )

Page 164: 1. Electronica Basica

Se desea realizar un sistema de control de nivel para un tanque de agua, para que

funcione de acuerdo a las siguientes características:

Si el tanque está lleno se enciende un led de color verde.

Si el tanque está a medio llenar se enciende un led de color amarillo.

Si el tanque está vacío se enciende un led de color rojo.

Presentar la tabla de verdad para cada una de las tres salidas

Presentar la simplificación de las funciones de salida por medio del algebra

de Boole

Presentar el circuito final armado mediante compuertas lógicas de la familia

TTL.

GLOSARIO

Amplitud: Valor pico de una onda. En ondas simétricas es el valor de la mitad del valor pico-pico

Page 165: 1. Electronica Basica

BCD: Binario Codificado en Decimal. Beta (β): relación que hay entre los valores de las corrientes del colector y la

base de un transistor (ganancia) Binario: Sistema de numeración en el que sólo hay dos posibles estados 0 y 1 Bit:Binarydigit. Digito binario. Unidad mínima de información. Puede ser un "1"

(alto) o un "0" (bajo). La unión de 8 bits hace un byte. CA: (Corriente Alterna): Corriente eléctrica que cambia su amplitud en forma

periódica con el tiempo CC: (Corriente Continua): Circuito paralelo: Circuito que permite más de un paso posible para la

corriente, cada paso o camino con diferentes elementos. Circuito Serie: Circuito que sólo permite un solo paso posible para la

corriente, el paso o camino con uno o más elementos. Corriente: Cantidad de carga que circula por un conductor por unidad de

tiempo. I = Q / t Desfase: La diferencia de fase entre dos ondas senoidales, usualmente debido

a la presencia de un inductores o capacitores en el circuito Digital: Un sistema en que los caracteres o códigos son utilizados para

representar números o cantidades físicas en forma discretos Encapsulado: Envoltura que protege a los semiconductores y permite que

estos se puedan agarrar cómodamente Fasor: Vector giratorio. Es una herramienta muy útil para analizar circuitos en

corriente alterna Hexadecimal: Sistema de numeración de base 16 Impedancia: Oposición que representa un componente o componentes al

paso de la corriente alterna. Lazo abierto: Una configuración mediante la cual un amplificador opera si

realimentación Lazo cerrado: Una configuración mediante la cual una muestra de la salida es

sumada a la entrada LED: Light Emitting Diode. Diodo emisor de Luz Monolítico: Circuito integrado construido completamente en una pastilla

semiconductora. Se le llama usualmente "chip" Osciloscopio: Instrumento utilizado para la medición de la amplitud y período

de señales de corriente alterna. El osciloscopio muestra en la pantalla la forma de onda medida, su forma y su periodo

Polarización: Uso de fuentes externas de alimentación, para proveer de energía a un amplificador y establecer sus límites

Potencia: La velocidad con la que se consume o suministra energía de un sistema. Realimentación: La realimentación permite tomar una muestra de

Page 166: 1. Electronica Basica

la salida y sumarla a la entrada. Mediante la realimentación se puede mantener el control de un amplificador y forzarlo a trabajar en la zona activa

Rectificador: circuito que convierte la corriente Alterna (C.A.) en corriente continua (C.C.).

RMS: valor eficaz de una forma de onda. Transformador: Un arreglo de 2 o más bobinados diseñados para permitir que

el campo magnético producido en uno de ellos genere una tensión (voltaje) en el otro

Watt: Medida de potencia. 1 Watt = 1 julio / segundo Zener (diodo): Diodo con la capacidad de operar en la zona de ruptura sin

dañarse, trabajando como una fuente de tensión

BIBLIOGRAFÍA

BAENA C., BELLIDO M.J., A., Problemas de circuitos y sistemas digitales, Ed. MacGraw–Hill, 1997.

BUBAN, Peter y otro. Electrónica y Electricidad. Mac GRAWHILL. Santa Fe de Bogotá D.C. 1992.

C. Angulo, Prácticas de electrónica (Vol. 1) Ed. McGraw-Hill, Madrid 1990.

CHERTA F. Ojeda, Problemas de electrónica digital, Ed. Paraninfo, 1994.

COOPER, William David. Instrumentación Electrónica. Pretice-Hall. 1984

DANBRIDGE DENMARK. Universal Bridge, Instrucción manual.

Page 167: 1. Electronica Basica

ESCOBAR, Francisco y otro. Guía de Laboratorio de Circuitos. Escuela Tecnológica. Universidad Tecnológica de Pereira. 1990.

GAJSKI Daniel, Principios de diseño digital. Ed. Prentice–Hall, 1997. HILL F. & PETERSON G, Teoría de la conmutación y diseño lógico, Ed.

Limusa, 1978.

HOLLIDAY, David y otro. Física. Tomo II. Compañía Industrial. México 1980.

JHONSON, David y otros. Análisis de circuitos eléctricos. MacGRAW HILL. México. 1990.

JOSEPHE dminister, Circuitos eléctricos, serie Schaum, 1990.

KEMERLLY, Jack y otro. Análisis de circuitos en Ingeniería. Compañía Continental S.A.,1974

MALVINO Albert y otros, prácticas de electrónica, Madrid España, 1999

MALVINO Albert, Principios de electrónica, Madrid España, 1993

MANDADO E, Sistemas electrónicos digitales, Ed. Marcombo, 1998. MANO Morris y Charles R, Fundamentos de diseño lógico y computadoras,

Kime. Ed. Prentice–Hall, 1998. ROBERT BOYLASTAD Teoría de circuitos, Introducción a la Electrónica,

Madrid España, 2006.

SERNA Antonio y otros, Lógica digital y micro programable, Paraninfo, Madrid España, 2000.

TOCCI Ronald J, Sistemas digitales, Ed. Prentice–Hall, 1995.

DIRECCIONES ELECTRÓNICAS

Curso de Electrónica Básica,accedido el: 11 de agosto de 2011 de la

dirección electrónica:

http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/ELECTRONICA

%20BASICA.htm

Electrónica Básica, accedido el: 15 de octubre de 2011 de la dirección

electrónica: http://www.planetaelectronico.com/cursillo/temas.html

Page 168: 1. Electronica Basica

Simbología electrónica,accedido el: 16 de octubre de 2011 de la dirección

electrónica: http://www.simbologia-electronica.com/

Simbología Electrónica Básica, accedido el: 16 de octubre de 2011 de la

dirección electrónica:

http://serbal.pntic.mec.es/srug0007/archivos/electronica/

SIMBOLOS_ELECTRONICOS.pdf

El transistor, accedido el: 20 de octubre de 2011 de la dirección electrónica:

http://www.areatecnologia.com/TUTORIALES/EL%20TRANSISTOR.htm

Electrónica Básica, accedido el: 20 de octubre de 2011 de la dirección

electrónica:

http://picmania.garcia-cuervo.net/electronica_basica.php ,

Electrónica básica con links documentados, accedido el: 22 de octubre de

2011 de la dirección electrónica: http://www2.imse-cnm.csic.es/~rocio/EBAS/

Electrónica Básica para Ingenieros, accedido el: 6 de noviembre de 2011 de

la dirección electrónica:

http://grupos.unican.es/dyvci/ruizrg/html.files/libroweb.html

Electrónica, accedido el: 8 de noviembre de 2011 de la dirección electrónica:

http://r-luis.xbot.es/descarga/files/ebasica.pdf

Videos Educativos de Electrónica Básica, accedido el: 8 de noviembre de

2011 de la dirección electrónica:

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/13477252/Curso-de-

electronica-basica-gratis.html

Electrónica digital,accedido el: 9 de noviembre de 2011 de la dirección

electrónica:http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_digital,

http://www.slideshare.net/eunico/electronica-digital

Principios de electrónica digital, accedido el: 16 de noviembre de 2011 de la

dirección

electrónica

:http://www.xarxatic.com/wp-content/uploads/2009/11/2.1.PrincipiosdeElectrni

caDigital.pdf

Page 169: 1. Electronica Basica

Electrónica Digital, accedido el: 16 de noviembre de 2011 de la dirección

electrónica:http://www.unicrom.com/ElectronicaDigital.asp

¿Qué es la electrónica digital?, accedido el: 6 de noviembre de 2011 de la

dirección electrónica:http://r-luis.xbot.es/edigital/ed01.html

Compuertas lógicas, accedido el: 20 de noviembre de 2011 de la dirección

electrónica:http://r-luis.xbot.es/edigital/ed02.html

http://heimarw.blogspot.com/p/compuertas-logicas.html

CUADERNILLO DE EVALUACIÓN: MODULO TAElectricidad y Electrónica Básica

Nombres y Apellidos del Participante:

Marcos Antonio Benítez Atibena

Page 170: 1. Electronica Basica

……………………………………………….……….

Firma

Nombre del Profesor Tutor:

Nombre del Centro Tutorial:

PUNTAJE

Sugerencias o comentarios del Tutor

Lugar y fecha: …………………………………………………………………………………………………..……

Unidades de Aprendizaje (1,2)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

1.- La tensión eléctrica que se encuentra dentro de una batería de auto es:

a) Tensión alterna b) Tensión continua c) Tensión mixta c) Ninguna

ING. INCEM CRUZ

ETA AMERICA “D” FE Y ALEGRIA

Page 171: 1. Electronica Basica

2.- Los dos fenómenos físicos más importantes asociadas a la circulación de

corriente eléctrica por un conductor son:

a) El magnetismo y la temperatura

b) La fricción y la vibración

c) La velocidad y la aceleración

d) Ninguna

3.- La unidad de medida de corriente alterna es:

a) El voltio b) El watt c) El ohmio d) Ninguno

4.- El múltiplo Mega corresponde a la potencia de 10 de:

a) 103 b) 106 c) 109 d) Ninguno

5.- El instrumento de medida encargado de medir el volteje eléctrico se llama:

a) Amperímetro b) Vatímetro c) Voltímetro d) Ninguno

6.- Dentro de los componentes activos y pasivos, el capacitor es:

a) Componente activo b) Componente pasivo c) Ninguno

7.- El símbolo de la unidad de medida de la resistencia eléctrica es:

a) A b) V c) Ω d) Ninguno

8.- El valor óhmico de la resistencia eléctrica con los colores: amarillo,

violeta, marrón y dorado es:

a) 471Ω±5% b) 470Ω±5% c) 470KΩ±5% d) Ninguno

9.- El dispositivo electrónico que se usa para almacenar la energía en forma

de campo magnético es:

Page 172: 1. Electronica Basica

a) El capacitor b) La resistencia c) La bobina d) Ninguno

10.- La unidad de medida de la bobina es:

a) El amperio b) El watt c) El ohmio d) Ninguno

11.- El dispositivos electrónicos que se usa para almacenar energía en forma

de campos electrostáticos es:

a) La resistencia b) El capacitor c) La bobina d) Ninguno

12.- la unidad de medida de un capacitor es:

a) El Henrio b) El ohmio c) El faradio d) Ninguno

13.- El color rojo que identifica al voltaje de trabajo de un capacitor tiene el

valor de:

a) 100 V. b) 250 V. c) 400 V. d) Ninguno

14.- El siguiente símbolo electrónico representa a:

a) Capacitor polarizado b) Diodo c) Pila eléctrica d)

Ninguno

15.- la conexión de componentes electrónicos y conductores eléctricos de

manera consecutiva, donde cada uno de sus terminales se conecta con el

siguiente representa a un circuito:

a) Serie b) Paralelo c) Mixto d) Ninguno

16.- El símbolo que representa a continuidad dentro un multímetro eléctrico

(Tester) es:

a) Hfe b) KHz c) O ))) d) Ninguno

Page 173: 1. Electronica Basica

17.- Para medir voltajes dentro de un circuito eléctrico, el voltímetro se debe

conectar siempre en:

a) Serie b) Paralelo c) Mixto d) Ninguno

18.- Para medir corriente eléctrica dentro de un circuito eléctrico, el

amperímetro se debe conectar siempre en:

a) Serie b) Paralelo c) Mixto d) Ninguno

FALSO/VERDADERO

19.- La corriente alterna, es las que cambia de polaridad y amplitud en

función del tiempo.

F V

20.- La unidad práctica para medir la corriente eléctrica es el Amperio

F V

21.- El submúltiplo 10-12 representa al prefijo nano.

F V

22.- Dentro el código de colores de las resistencias, el color verde representa

a una tolerancia de ±5%

F V

23.- Dentro el código de colores de los capacitores, el color azul representa a

una tensión de trabajo de 630V.

F V

Unidades de Aprendizaje (3,4)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

Page 174: 1. Electronica Basica

1.- Según la Ley de Ohm, el voltaje se relaciona con la corriente y la

resistencia de la siguiente manera:

a) V= R/I b) V= R*I c) V=I/R d) Ninguno

2.- La potencia eléctrica se relaciona con el voltaje y la corriente de la

siguiente manera:

a) P= V/I b) P= I/V c) P=V*I d) Ninguno

3.- La corriente eléctrica, también puede calcularse mediante la siguiente

expresión:

a) I= V/P b) I= R/V c) I= (P/R)1/2 d) Ninguno

4.- La resistencia eléctrica, también puede calcularse mediante la siguiente

expresión:

a) R= P/I2 b) R= I/V c) R= (V/P)1/2 d) Ninguno

5.- El valor de la corriente total en un circuito serie con dos resistencias es:

a) Itot= IR1+ IR2b) Itot= IR1= IR2 c) Itot= IR1* IR2 d) Ninguno

6.- El valor del voltaje total en un circuito paralelo con dos resistencias es:

a) Vtot= VR1+ VR2 b) Vtot= VR1= VR2 c) Vtot= VR1* VR2 d) Ninguno

7.- La resistencia equivalente de un circuito en paralelo con solamente dos

resistencias viene dado por:

a)Re q= R 1∗R 2

R 1+R 2 b) Re q=R 1+R 2

R 1∗R 2 c)Re q= R 1∗R 2

R 1−R 2 d) Ninguno

8.- La resistencia equivalente de dos resistencias conectadas en serie de

valores 2,2KΩ y 100Ω respectivamente es:

Page 175: 1. Electronica Basica

a) Req= 3,2 KΩ b) Req= 2,3 KΩ c) Req= 2,21 KΩ d)

Ninguno

9.- La suma algebraica de las intensidades de corriente que ingresan a un

NODO de un circuito, es igual a:

a) la suma algebraica de las corrientes que salen de dicho NODO.

b) la suma algebraica de los voltajes que salen de dicho NODO.

c) la suma algebraica de las potencias que salen de dicho NODO.

d) Ninguno de las anteriores

FALSO/VERDADERO

10.- El voltaje a través de una resistencia, es directamente proporcional a la

corriente que circula por dicha resistencia.

F V

11.- La unidad de resistencia se llama Ohm y se representa con la letra griega (Ω).

F V

12.- Para un circuito serie, el valor de la corriente es la misma en cada uno de los

componentes del circuito.

F V

13.- La resistencia equivalente de un circuito serie viene dado por:

1Re q

=∑ 1Ri

F V

14.- En un circuito paralelo, el voltaje es constante en cada uno de los componentes del

circuito.

F V

En realidad es a lo contrario al crecer la tensión también crece a la corriente.

Page 176: 1. Electronica Basica

15.- La capacitancia equivalente de un circuito serie viene dado por:

Ceq=C 1+C 2+C 3

F V

16.- El valor 2,2 KΩ representada solamente en ohmios es 200000 Ω.

F V

17.- Un Nodo eléctrico, es el punto donde se unen tres o más conductores

F V

18.- En una malla, el voltaje total aplicado, será igual a la suma algebraica de las

“caídas de tensión” en cada resistencia

F V

Unidades de Aprendizaje (5,6)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

1.- La ecuación a la cual responde la tensión de una resistencia en un divisor

de tensión es:

a)VRn=V∗ Rn

Re q b)VRn=I∗ Rn

Req c)VRn=P∗ Rn

Re q d)

Ninguno

2.- Para un circuito paralelo con dos ramas conectadas a una fuente de

corriente, el valor de la corriente que circula por la primera rama viene dado

por:

a) I R 1=I∗ R 1

R1+R 2 b) I R 1=I∗ R 2

R1+R 2 c)I R 1=V∗ R 2

R 1+R 2 d)

Ninguno

Page 177: 1. Electronica Basica

3.- El siguiente arreglo de resistencias representa a un arreglo del

tipo:

a) Estrella b) Delta c) Mixto d) Ninguno

4.- La siguiente ecuación es utilizada para la transformación de delta a

estrella.

a) R 1=Ra∗Rb+Rb∗Rc+ Ra∗Rc

Rc b) Ra= R 1∗R 2∗R 3

R 1+R 2+R 3 c)Ra= R 1∗R 3

R 1+R 2+R 3 d) Ninguno

FALSO/VERDADERO

5.- El divisor de tensión, consiste en un grupo de resistencias de tal forma, que la

tensión total se subdivide proporcionalmente en cada resistencia, en un circuito

serie.

F V

6.- El divisor de corriente, para resistencias conectadas en paralelo, indica que la

corriente total se subdivide proporcionalmente en cada rama del circuito.

F V

7.- El teorema de la superposición dice: “la corriente que circula por un ramal de

un circuito con varias fuentes, es igual a la suma algebraica de las corrientes,

considerándose una sola fuente a la vez y cortocircuitando las demás”

F V

8.- El siguiente arreglo hace referencia a un circuito en estrella.

F V

Page 178: 1. Electronica Basica

9.- El siguiente arreglo hace referencia a un circuito delta

F V

Unidades de Aprendizaje (7)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

1.- La función de la señal senoidal se representa de la siguiente forma:

a)v(t) = Vmcos(wt)b) v(t) = Vmsen(wt) c) v(t) = Vmtag(wt) d)

Ninguno

2.- El valor de la frecuencia angular viene representado por la siguiente

ecuación:

a) w = 2π f b)w = 2π T c)w = 3πfT d) Ninguno

3.- La característica referida a la amplitud de la señal senoidal se denomina:

a) Amplitudb) Frecuencia c) Fase d) Ninguno

4.- Las siguientes formas de onda, hacen referencia a la variación de la

frecuencia al doble de la frecuencia de la señal original f=sen(x), la función

final será:

a) f=2*sen(x) b) f=sen(x/2) c) f=sen(2*x) d) Ninguno

Page 179: 1. Electronica Basica

5.- La ecuación resumida del valor eficaz para una señal senoidal o

cosenoidal, viene dada por la siguiente ecuación:

a) Veff =

V m

2 b) Veff =

V m

√3 c)Veff =

V m

√2 d) Ninguno

6.- Para la medida de desfase mediante figuras en el modo X-Y con el

osciloscopio, si se llaga a observar un círculo perfecto en la pantalla del

osciloscopio, esto representa a un desfase de:

a) 30 grados b) 90 grados c) 120 grados d) Ninguno

7.- Dentro de los números imaginarios, la unidad imaginaria es:

a)i = √−1 b)i = 3√−1 c)i = 3√−1 d) Ninguno

8.- La representación de una impedancia en su forma rectangular o binómico

es:

a)Z=x+ jy b)Z=r∠θ c)Z=r [ cos(θ )+ jsen(θ ) ] d) Ninguno

9.- Para multiplicar dos impedancias representadas por números complejos,

se aplica la siguiente ecuación:

a) ZT=(r 1∗r 2)∠(θ 1∗θ 2 ) b) ZT=(r 1∗r 2)∠(θ 1−θ 2 ) c)ZT=(r 1∗r 2)∠(θ 1+θ 2)

10.- Para dividir dos impedancias representadas por números complejos, se

aplica la siguiente ecuación:

a)ZT=( r 1

r 2 )∠(θ 1−θ 2)b)

ZT=( r 1r 2 )∠(θ 1+θ 2 )

c)ZT=( r 1

r 2 )∠( θ 1θ 2

)d) Ninguno

Page 180: 1. Electronica Basica

11.- Para determinar el módulo de una impedancia expresada por un número

complejo de la forma rectangular se aplica la siguiente ecuación:

a)r=√x2− y2b)r=√x2∗y2

c)r=√x+ y d) Ninguno

FALSO/VERDADERO

12.- El valor eficaz para una señal senoidal o cosenoidal, prácticamente se

representa como el 70% del valor pico de la señal o valor máximo de la señal

F V se puede decir aproximado

13.- Este método denominado FASORES utiliza los números complejos para

resolver problemas de circuitos alimentados con corriente alterna “C.A”.

F V

14.- El fasor es un vector giratorio, que tiene por módulo el valor máximo de la

magnitud senoidal y gira con una velocidad angular w.

F V

15.- Para sumar y/o restar números complejos, lo más cómodo es escribirlos en su

forma polar o Steinmetz.

F V

16.- Para multiplicar dos números complejos la forma más fácil y práctica es tener

los números complejos en la forma binómico o rectangular

F V

17.- La frecuencia de las líneas eléctricas domiciliarias tienen una frecuencia en

Bolivia de 60 Hz.

Page 181: 1. Electronica Basica

F V

18.- Si el valor medido con un voltímetro (valor eficaz) del voltaje es de 220 V, su

voltaje pico o voltaje máximo de la señal es de 311 V.

F V

Unidades de Aprendizaje (8,9)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

1.- El germanio(Ge) es un material eléctrico del tipo:

a) Conductor b) Aislante c) Semiconductor d)

Ninguno

2.- Las partes de un diodo simple son:

a) Emisor-Colector b)Anodo-Catodoc) Base-Colector d) Ninguno

3.- El voltaje de activación o umbral de un diodo de unión de silicio es:

a) 0,3 V b) 0,4 V c) 0,5 V d) Ninguno

4.- Para un rectificador de media onda, la tensión de continua en su salida viene dada por la siguiente ecuación:

a) Vcc=0,318∗Vm b) Vcc=0,636∗Vm c)Vcc=0,7∗Vm d) Ninguno

Page 182: 1. Electronica Basica

5.- Para un transformador reductor de tensión con entrada de 220 V en el

primario y salida 12 V. en el secundario, la forma de la señal de salida en el

secundario es:

a) Continua b) Alterna c) Mixta d) Ninguno

6.- El siguiente símbolo representa a un transistor del tipo:

a) NPN b) PNP c) NPP d) Ninguno

7.- Una relación práctica para obtener corte y saturación en un transistor, es

la siguiente:

a) RB= 10*RCb) RB= 100*RC c) RB= 1000*RC d) Ninguno

8.- El voltaje base-emisor en un transistor de silicio es:

a) 0,3 V b) 0,4 V c) 0,5 V d) Ninguno

FALSO/VERDADERO

9.- Un material semiconductor, es un material que conduce la corriente eléctrica

únicamente bajo ciertas condiciones.

F V

10.- Al unir una pieza de semiconductor tipo N y una tipo P se forma un diodo de

unión.

F V

Page 183: 1. Electronica Basica

11.- La zona llamada de agotamiento (Z.A.), es una característica de

funcionamiento perteneciente solamente a los diodos de silicio.

F V

12.- El diodo tiene características de corriente unidireccional, permite el flujo de

corriente en una dirección cuando tiene polarización inversa.

F V

13.- Para un rectificador de onda completa, la frecuencia de salida es dos veces la

frecuencia de entrada.

F V

14.- El diodo zener se fabrica para aprovechar la tensión inversa de ruptura

F V

15.- Una aplicación muy usual de los diodos de germanio es la estabilización de

tensiones en valores fijos establecidos por su voltaje de funcionamiento.

F V

16.- En la polarización de un transistor, existe un único punto Q o punto de trabajo,

el cual corresponde al punto de operación de acuerdo a la polarización del

transistor.

F V

17.- La región de corte, se caracteriza por que el voltaje entre colector y emisor es

muy cercano a cero.

F V

18.- La región de saturación, se caracteriza por porque la corriente de colector es

muy cercana a cero, vale decir que el transistor actúa como un interruptor abierto.

Page 184: 1. Electronica Basica

F V

Unidades de Aprendizaje (10)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

1.- El siguiente circuito corresponde a un:

a) Seguidor de señales

b) Amplificador inversor

c) Amplificador no inversor

d) Ninguno

2.- La entrada de señal para un seguidor de señales debe ser por la entrada:

a) Positiva b) Negativa c) Alimentación d) Ninguno

3.- Para un amplificador No inversor utilizando un A.O. si la relación entre

resistencias es de 2, el valor de la ganancia de voltaje es:

a) 2 b) 1 c) 0,5 d) Ninguno

Page 185: 1. Electronica Basica

4.- El voltaje de salida para un amplificador no inversor con una ganancia de

10 y un voltaje de entrada de 25 mV. Es:

a) 250 mV b) 0,025 V c) 2,5 mV d) Ninguno

5.- Para la polarización como monoestable de un C.I. 555, con un periodo de

un segundo y un capacitor de 10 μF, el valor de R1 es:

a) 0,909 KΩ b) 9,09 KΩ c) 90,9 KΩ d) Ninguno

FALSO/VERDADERO

6.- Los Circuitos Integrados tienen un uso específico y están compuestos de los

elementos electrónicos como transistores, diodos, resistencias, condensadores,

etc.

F V

7.- Para el funcionamiento de un amplificador operacional en lazo abierto su

ganancia puede ser contralado, mediante la variación de su voltaje de

alimentación.

F V

8.- El A.O. polarizado como seguidor de señales, es aquel circuito que proporciona

a la salida el doble de la tensión de la señal de entrada.

F V

9.- La tensión de salida no puede ser superior a la tensión positiva de alimentación

y no puede ser menor que la tensión negativa de alimentación.

F V

10.- Para el funcionamiento de C.I. 555 como astable simétrico, se debe cumplir la

siguiente relación: RA+RB = RC+RD

Page 186: 1. Electronica Basica

F V

Unidades de Aprendizaje (11, 12, 13)SUBRAYE LA RESPUESTA CORRECTA

1.- El número binario 1111 b representa en decimal al número:

a) 4 b) 5 c) 6 d) Ninguno

2.- El número 13 d se representa en BCD-natural como:

a) 1000 1100 b) 0001 0011 c) 0100 0011 d) Ninguno

3.- El siguiente circuito representa una compuerta lógica del tipo:

a) AND b) OR c) NOT d) Ninguno

4.- El siguiente símbolo representa a una compuerta digital del tipo:

a) NOT de tres entradas

b) OR de tres entradas

c) AND de tres entradas

d) Ninguno

5.- La siguiente tabla de verdad representa a una compuerta lógica

con la función:

a) AND b) OR c) NOT d) Ninguno

Page 187: 1. Electronica Basica

6.- La siguiente tabla de verdad representa a una compuerta lógica

con la función:

a) XOR b) XNOR c) NOR d) Ninguno

7.- El C.I. 7400 de la familia TTL tiene en su interior 4 compuertas:

a) NOT b) NOR c) NAND d) Ninguno

8.- El C.I. 74386 (7486) de la familia TTL tiene en su interior 4 compuertas:

a) XOR b) XNOR c) NOR d) Ninguno

9.- La suma lógica F = a + b representa a la función:

a) AND b) OR c) NOT d) Ninguno

10.- Una función booleana es el resultado que muestra la relación en

términos de sumas y productos lógicos, a la cual se la conoce con el nombre

de:

a) Forma booleana b) Forma digital c) Forma canónica d)

Ninguno

11.- Una función representada por mintérminos utiliza el siguiente símbolo:

a) Ʃ b) π c) β d) Ninguno

Page 188: 1. Electronica Basica

12.- El siguiente postulado: hace referencia a:

a) Complemento b) Dominio del 0 y 1 c) Elemento neutro d) Ninguno

FALSO/VERDADERO

13.- Los sistemas lógicos digitales, basan su funcionamiento en dos estados (cero

y uno), este sistema numérico se denomina binario natural

F V

14.- El código BCD natural, expresa un número por medio de ocho bits.

F V

15.- El código Hexadecimal, está compuesto por 16 dígitos y se lo representa por

medio de una letra H.

F V

16.- Un inversor es una compuerta con solo una entrada y una salida

F V

17.- La familia digital TTL tiene un voltaje de trabajo de 3 V. hasta 18 V.

F V

18.- Para la familia TTL el voltaje eficaz del nivel lógico bajo o 0, es

aproximadamente de -0,2 a -0,8V.

F V

19.- La capacidad de excitación de un circuito integrado digital, es llamado fan-out y

la corriente mínima de entrada para que una compuerta pueda funcionar

correctamente es llamado fan-in.

F V

Page 189: 1. Electronica Basica

20.- El álgebra de Boole establece una serie de postulados y operaciones lógicas

para realizar operaciones con funciones lógicas.

F V

21.- Un Maxtérmino, representa una función canónica mediante términos en forma

de sumas de productos de todas sus variables.

F V