Elctrica analgica y digita

Elctrica analgica y digita

INSTITUTO TECNOLGICO DE PURUANDIROINGENIERA INDUSTRIALMATERIA: electricidad y electrnica industrialACTIVIDAD: investigacin TEMAS A DESARROLLAR:Electrnica analgica y digitalPRESENTA:IVN JUREZ ALVARADO14011109PARA: Rigoberto Martnez Gutirrez

12/junio/2015

NDICEIntroduccin3Justificacin4.Diferencia entre electrnica analgica y digital5Electrnica analgica....5Diodos..6Aplicacin de los diodos...7Circuito con diodo zener...7Transistor en corriente continua.....8Transistor de efecto campo (FET)...8Transistor a baja frecuencia...9Transistor efectos de campo....9Electrnica digital..10Las puertas lgicas...11Puerta NO o NOT...12Puerta O o OR...13Puerta AND.....14Puerta NOR.....14Puerta NAND...15Conclusiones....18Bibliografas...18

INTRODUCCIN

Este trabajo de investigacin, solo tendr un alcance muy breve de lo que es las electricidad analgica y digital, dando una explicacin de cules son sus diferencias y en que se aplican cada una de ellas, esperando que el lector pueda adquirir los conocimientos bsicos necesarios sobre estos temas de electricidad.La electrnica analgica considera y trabaja con valores continuos pudiendo tomar valores infinitos, podemos acotar que trata con seales que cambian en el tiempo de forma continua porque estudia los estados de conduccin y no conduccin de los diodos y los transistores que sirven para disear cmputos en el algebra con las cuales se fabrican los circuitos integrados.El diodo es un elemento semiconductor debido a la funcin de las uniones, de caractersticas opuestas, es decir, uno de tipo N y otro de tipo P. las uniones de ambas forman del diodo de unin (construido conmaterialesGermano y Silicio)Tenemos que en el momento que son unidos los dos materiales, los electrones y huecos en la regin de la unin se combinan, dando por resultado una falta de portadores en la regin cercana a la unin.ElTransistorde unin bipolar (BJT):Se inicia con unadescripcinde laestructurabsica del transistor y con unadescripcincualitativa de su operacin. Para su descripcin se utilizar los conceptos bsicos de las uniones PN de los diodos. El transistor bipolar (BJT) esta formada por tres regiones dopadas separadamente.Tipos de transistores:existen dos tipos de transistores el NPN y el PNP.Electrnica digital: se trata de valores de corrientes y tensiones elctricas que solo pueden poseer dos estados en el transcurso del tiempo. Hay o no hay corriente o tensin pero cuando hay siempre es la misma y cuando no hay siempre es de valor 0.Variable binaria: es toda variable que solo puede tomar 2 valores (dgitos=digital) que corresponden a dos estados distintos. Estas variables las usamos para poner el estado de un elemento de maniobra o entrada (interruptor o pulsador) y el de un receptor (lmpara o motor), siendo diferente el criterio para cada uno.Las puestas lgicas Son componentes electrnicos representados por un smbolo con una o dos entradas (pueden ser de mas) y una sola salida que realizan una funcin (ecuacin con variables binarias), y que toman unos valores de salida en funcin de los que tenga en los de entrada.

Las puertas lgicas tambin representan un circuito elctrico y tienen cada una su propia tabla de la verdad, en la que vienen representados todos los posibles valores de entrada que puede tener y los que les corresponden de salida segn su funcin. JUSTIFICACIONEste trabajo de investigacin se realizo, con el principal objetivo de recopilar informacin basta y necesaria para poder adquirir los conocimientos bsicos de lo que es la electricidad analgica y digital, esperando haber obtenido panorama claro y explicito de como son y cmo trabajan estas ramas de la electricidad, esperando que sea del agrado e inters del lector, para poder corregir el desconocimiento que se pueda tener de estos temas de gran importancia para la materia de electricidad y electrnica industrial.

Diferencia entre electrnica analgica y digitalLa Electrnica Analgica es la parte de la Electrnica que trabaja con variables continuas de tal forma que un pequeo cambio en alguna variable puede producir un gran cambio en el comportamiento del circuito. Por lo tanto, las variables sern nmeros reales. Un ejemplo de estos circuitos puede ser un amplificador de seal. La Electrnica Digital es la parte de la Electrnica que trabaja con variables discretas. Este hecho implica que un pequeo cambio en alguna de las variables del circuito (siempre que no cambie su valor discreto) no producir un cambio apreciable en el comportamiento del circuito. Es decir, el comportamiento del circuito no depende del valor exacto de la seal.

Electrnica analgicaLa electrnica analgica considera y trabaja con valores continuos pudiendo tomar valores infinitos, podemos acotar que trata con seales que cambian en el tiempo de forma continua porque estudia los estados de conduccin y no conduccin de los diodos y los transistores que sirven para disear cmputos en el algebra con las cuales se fabrican los circuitos integrados.La Electrnica Analgica abarca muchos campos como por ejemplo, la electrnica analgica dinmica que trata de un circuito que traslada hondas o vibraciones a un sistema elctrico, la analgica hidrulica la cual es existente entre una corriente del agua de superficie plana o un flujo bidimensional como ejemplo un reloj, el cual tiende a tene4r engranaje de diferentes tipos los cuales son movidos por un conductor el mueve los engranajes que son diferentes tamaos pero cada uno para una funcin especfica como la de los segundos, minutos y horas.Tambin podemos decir que la electrnica analgica define campos ms especficos tales como:Conduccin de semiconductores.DiodosCircuitos con diodos.Transistor biopolarEtapas transistoradas.Transistores de efecto de campo.Amplificacin y retroalimentacin.Amplificador operacional (I).Amplificador operacional (II).Otros sistemas amplificadoresOtros sistemas analgicosFiltros activos.

DIODOSEs un componente discreto que permite la circulacin de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la bloquea el sentido contrario,Funcionamiento del diodo ideal:El funcionamiento del diodo ideal es un componente que presentaresistencianula al paso de la corriente en un determinado sentido y resistencia infinita en otro sentido.V = 10V, R = 1K, D = diodo, i = 10 mA.a. Conduccin del diodo en sentido directo (diodo cerrado)V = 10V, R = 1K, D = diodo, I = 0mA.b) Conduccin del diodo en sentido inverso (diodo abierto)Diodo de unin:El diodo es un elemento semiconductor debido a la funcin de las uniones, de caractersticas opuestas, es decir, uno de tipo N y otro de tipo P. las uniones de ambas forman del diodo de unin (construido conmaterialesGermano y Silicio)Tenemos que en el momento que son unidos los dos materiales, los electrones y huecos en la regin de la unin se combinan, dando por resultado una falta de portadores en la regin cercana a la unin.Disposicin de huecos electrones en la regin de unin:Existe la curva caracterstica de operacin del diodo de Unin. Existen tres regiones de conduccin; a) regin directa, regin inversa y regin de ruptura.El diodo de unin opera en dos regiones tales:a. regin directab. regin inversa.Curva caracterstica del diodo:a. Condicin de polarizacin directa. Donde Ri = [V(mx) Vz] / [Iz (mx) + Il (min)], sustituyendo valores Ri = [(24) 10] / [(140) + (20)] = 87,5 QAl considerar diversas combinaciones de V y Ri podemos determinar que la corriente del diodo permanece dentro del intervalo 14 < Iz > 140 mA, como se estableci en lateora.

APLICACIN DE LOS DIODOSAnlisis mediante la recta de la carga.a. Circuito sencillo con un diodo, b) curva caracterstica (Id Vd)Solucin: Aplicando Kirchhoff al circuitoE Vd Vr = 0 (a). E = Vp +Ipx R (b), se tiene que lasvariables( Vd, Id) son las mismas, para graficar existen dos condiciones. Graficando los puntos sobre las ejes. a) Smbolo del diodo Tener y b) Caracterstica V I de un diodo tener.Smbolo del Diodo Zener y el diodo PN.Segn lossmbolosdedireccinde conduccin se comprenda junto con la polarizacin. Algunos diodos se disean para aprovechar la tensin inversa de ruptura con una curva caracterstica mostrada anteriormente. Esto se consigue bsicamente a travs delcontrolde los dopados con ellos se logran tensiones de ruptura de 1,8 V a 200 V y potencias mximas desde 0,5 W a 50 W.La curva caracterstica de un diodo Zener, tericamente no se diferencia mucho del diodo ideal aunque lafilosofadeempleoes la distinta; el diodo zener se utiliza para trabajar en la zona de ruptura, ya que mantiene constante la tensin entre sus terminales (tensin zener, Vz).Una aplicacin muy usual es la estabilizacin de tensin. Los parmetros comerciales son iguales al diodo normal, Iz (mx) = corriente mxima en inversa. Hay que tener en cuenta que el fabricante nos dalos valoresde Vz e Iz (mx) en valor absoluto.Al resolver un problema, no hay que olvidar que los valores son negativos con el criterio designosestablecidos por el smbolo del componente mostrado. Sin embargo el zener acta en los tres estados. Conduccin directa (Diodo normal). Conduccin inversa (Diodo normal) Conduccin en Polarizacion Inversa, V = Vz = Cte e Iz (mx) est entre 0 y Iz (mx).

CIRCUITO CON DIODO ZENERAnteriormente vimos que el voltaje de ruptura de un diodo Zener era casi constante sobre un amplio intervalo de corrientes de polarizacin inversa. Esto hace que el diodo zener se utiliza en un circuito regulador de voltaje o en un circuito de referencia de voltaje, en esta parte trataremos un circuito de referencia de voltaje ideal.Circuito de referencia de voltaje ideal:Este es el voltaje de salida, debe permanecer cantante, incluso cuando la resistencia de carga de salida vare en un intervalo bastante amplio y cuando el voltaje de entrada vare en un intervalo especifico. Un circuito de voltaje con diodo Zener.Para determinar la resistencia de entrada (Ri) se considera (Ri limita la corriente a travs del diodo Zener y disminuye el voltaje V). Podemos escribir: Ri = (V Vz) / (Iz IL); despejando I = (Iz + IL). Se asume resistencia Zener es cero del diodo ideal. Iz = V Vz / Ri) IL. Donde IL = Vz / Rl y las variables son la fuente de voltaje de entrada V y la corriente de carga IL. Para la operacin apropiada de este circuito, el diodo debe permanecer en la regin de ruptura y la disposicin de potencia en el diodo no debe exceder y su valor nominal.

TRANSITOR EN CORRIENTE CONTINUAElTransistorde unin bipolar (BJT):Se inicia con unadescripcinde laestructurabsica del transistor y con unadescripcincualitativa de su operacin. Para su descripcin se utilizar los conceptos bsicos de las uniones PN de los diodos. El transistor bipolar (BJT) esta formada por tres regiones dopadas separadamente.Tipos de transistores:existen dos tipos de transistores el NPN y el PNP.ESTRUCTURA DEL TRANSISTORFuncionamiento:Un transistor sin polarizar es igual a los diodos contrapuestos, cada uno tiene una barrera, donde las tres regiones y sus terminales se demoniza emisor (E), base (B) y colector (C), el flujo de electrones, se obtienen corrientes a travs de las diferentes partes del transistor.Electrones del emisor:Aqu se muestra un transistor polarizado, los signos menos representan electrones libres. El emisor esta fuertemente dopado su funcin consiste emitir o inyectar electrones libres a la base. La base ligeramente dopada deja pasar hacia el colector la mayor parte de los electrones inyectados por el emisor. El colector se llama as, porque colecta o recoge la mayora de los electrones provenientes de la base emisor. El colector se llama as, porque colecta o recoge la mayora de los electrones provenientes de la base.Electrones en la base:En el instante en que la polarizacin directa se aplica al diodo emisor. Los electrones del emisor no han entrado en la zona de la base.TRANSISTORES DE EFECTO CAMPO (FET)Un transistor de unin bipolar (BJT), es un dispositivo controlado por corriente en el que participan tanto la corriente de electrones como la corriente de huecos. El transistor de efecto de campo (FET); es un dispositivo unipolar, opera como un dispositivo controlado por voltaje, ya sea con corriente de electrones en un FET de canal N o con corriente de huecos en un FET de canal P. ambos tipos de FET se controlan por una tensin entre la compuerta y la fuente.Los dispositivos BJT o los FET pueden emplearse para operar un circuito amplificador (o en otros circuitos electrnicos similares). Con consideraciones de polarizacin diferentes.Caractersticas:1. Tiene una resistencia de entrada extremadamente alta (casi 100M).2. No tiene un voltaje de unin cuando se utiliza Conmutador (Interruptor).3. Hasta cierto punto inmune a laradiacin.4. Es menos ruidoso.5. Puede operarse para proporcionar una mayor estabilidad trmica.EL TRANSISTOR A BAJA FRECUENCIAPara explicar el transistor a baja frecuencia tendremos que explicar lo que es Cuadripolo. Este es un circuito que se comunica con el mundo exterior solo a travs de los puertos de entrada (IN) y salida (OUT).Las ecuaciones del cuadripolo viene dada en:V1 = H11I1 + H12V2I2 = H21I1 + H22V2Donde V1 y I2, son variables dependientes, mientras que I2 Y V2 son variables independientes. Los valores de h11, h12, h21 y h22 se llaman parmetros hbridos (h), porque no tiene dimensiones homognicas.Modelo hibrido del transistor:Para llegar almodelolineal encorriente alternapura de un transistor o de su circuito equivalente, vamos a suponer bsicamente que las variaciones alrededor del punto detrabajoson pequeas.Polarizacin de los JET y MOSFET:Considerando un amplificador en la configuracin fuente comn (FC). Losmtodosde polarizacin son similares para los MOSFET.Operacin en AC del FET:El circuito equivalente en AC del FET. Ahora puede emplearse en elanlisisde diversas configuraciones de amplificadores FET con respecto a la ganancia de voltaje y lasresistenciasde entradas y salidas. El voltaje de salida en AC es:Como Vi = la ganancia de voltaje del circuito es:La impedancia en AC vista hacia el amplificador es:Y la impedancia en AC vista desde la carga hacia la Terminal de salida del amplificador es:Caractersticas de transferencia:Es una curva de corriente de drenaje, como funcin del voltaje de compuerta fuerte, para un valor constante del voltaje Drenaje Fuerte. La caracterstica de transferencia puede observarse directamente sobre un trazo de curvas, obtenida de lamedicinde la operacin del dispositivo, dibujada en la caracterstica de drenaje.TRANSITORES EFECTOS DE CAMPOTipos de Fet:Los FET (Transistor de efecto de campo), JFET (Transistor de efecto de campo de unin) de vaciamiento. MOSFET (Transistor de efecto de campo oxido semiconductor) de vaciamiento. Pueden emplearse para amplificar seales pequeas, variables en el tiempo. Al comparar el FET con el BJT se aprecia que el drenaje (D) es anlogo al colector, tanto que la fuente (S) es anloga al emisor. Un tercer contacto, la compuerta (G) es anlogo a la base.Configuraciones:As como existen las configuraciones del BJT, lo existen para los JFET. (FC) Fuente comn. (GC) Compuerta comn. (DC) Drenaje comn

ELECTRONICA DIGITALElectrnica digital: se trata de valores de corrientes y tensiones elctricas que solo pueden poseer dos estados en el transcurso del tiempo. Hay o no hay corriente o tensin pero cuando hay siempre es la misma y cuando no hay siempre es de valor 0.

Bien pues una vez claro vamos a empezar a estudiar electrnica digital por medio de las llamadas puertas lgicas y algunas operaciones lgicas en binario. Empecemos por conocer que es un variable binaria.

Variable binaria: es toda variable que solo puede tomar 2 valores (dgitos=digital) que corresponden a dos estados distintos. Estas variables las usamos para poner el estado de un elemento de maniobra o entrada (interruptor o pulsador) y el de un receptor (lmpara o motor), siendo diferente el criterio para cada uno.-Receptores o elementos de Salida (lmparas, motores, timbres, etc): encendida (estado 1) o apagada (estado 0)

-Elementos de entrada (interruptor, pulsador, sensor, etc): accionado (estado 1) y sin accionar (estado 0)

Cuando decimos accionado quiere decir que cambia de posicin de cmo estaba en reposo. Imaginemos un interruptor abierto en reposo sera. su estado sera 0. Si ahora le pulsamos y le cambiamos la posicin a interruptor cerrado, el estado sera 1. Podra ser al revs. Imagina que el interruptor est cerrado en reposo, pues el estado en reposo sera igualmente 0, pero el interruptor, en este caso para el estado 0 sera un interruptor cerrado y no abierto como antes.

Conclusin: el estado solo quiere decir si el interruptor o pulsador se ha pulsado o no. Pulsado estado 1, sin pulsar estado 0. Cuando es un elemento de salido, por ejemplo un motor o una lmpara, si estn funcionando su estado sera 1 y si no estn funcionando su estado sera 0.

Operaciones lgicas(lgebra de boole): son las operaciones matemticas que se usan en el sistema binario, sistema de numeracin que solo usa el 0 y el 1. Si no sabes lo que es te recomendamos este enlace: Sistema Binario

Bien pues aqu tienes todas las operaciones lgicas que nos interesan:

Como ves son muy sencillas, pero es fundamental que las conozcas bien cuando tengas que calcular el resultado de las funciones lgicas.LAS PUERTAS LGICAS

Son componentes electrnicos representados por un smbolo con una o dos entradas (pueden ser de mas) y una sola salida que realizan una funcin (ecuacin con variables binarias), y que toman unos valores de salida en funcin de los que tenga en los de entrada.

Las puertas lgicas tambin representan un circuito elctrico y tienen cada una su propia tabla de la verdad, en la que vienen representados todos los posibles valores de entrada que puede tener y los que les corresponden de salida segn su funcin.

Veamos la primera puerta lgica.

Puerta Lgica Igualdad(funcin igualdad)

Como vemos la funcin que representa esta puerta es que el valor de la salida (motor o lmpara) es siempre igual al del estado del de entrada (pulsador o interruptor). En el esquema vemos que se cumple. El pulsador en estado 0 (sin pulsar) la lmpara est apagada, o lo que es lo mismo en estado tambin 0. Si ahora pulsamos el pulsador, estado 1, la lmpara se enciende y pasar tambin al estado 1. La tabla de la verdad nos da los estado de la salida para los posibles estados de entrada, que este caso solo son dos 0 o 1. Fcil no?. Bueno pues ahora vamos a ver las dems puertas lgicas.Puerta NO O NOT(negacin)

Es una puerta que la entrada siempre es contraria al valor de la salida. En las funciones una barra sobre una variable significa que tomar el valor contrario (valor invertido). Veamos su funcin, el smbolo, el circuito elctrico y su tabla de la verdad.

La funcin nos dice que el estado de la salidaS, es el de la entradaapero invertida, es decir la salida es lo contrario de la entrada. siaes 0,ainvertida ser 1. Si a es 1 a invertida ser 0. Como vemos el pulsador est en estado 0 cerrado (sin pulsar) y la lmpara en estado 0 del pulsador estar encendida, estado 1. Cuando pulsamos el pulsador (estado 1) la lmpara se apaga y estar en estado 0.

Todas las puertas lgicas que se invierten a la salida su smbolo llevan un circulito en el extremo.

Puerta O o OR(funcin suma)

En este caso hay dos elementos de entrada (dos pulsadores). Para que la lmpara est encendida (estado1) debe de estar un pulsador cualquiera pulsado (estado 1) o los dos. Fjate que al sumar las entradas en la tabla de la verdad 0 + 0 es igual a 0 y 0+1 es 1.

Puerta AND(funcin multiplicacin)

En este caso para que la lmpara este encendida es necesario que estn pulsador (estado 1) los dos pulsadores a la vez. Ojo 0x1 es 0 y 1x1 es 1.

Con estas 4 puertas podramos hacer casi todos los circuitos electrnicos, pero tambin es recomendable conocer otras dos puertas lgicas ms para simplificar circuitos.

PUERTA NOR(funcin suma invertida)

Aqu vemos que la funcin viene representada en el propio smbolo. Adems a la salida le llamamos Y, se pude llamar con cualquier letra en maysculas. Las entradas son A y B pero invertidas. Fjate que solo hay posibilidad de salida 1 cuando los dos pulsadores, cerrados en reposo, estn sin accionar (estado 1). Si cualquiera de los dos pulsadores lo accionamos lo abriramos y la lmpara estara apagada.

Fjate que es como la puerto OR pero con el circulito en el extremo del smbolo. Ya sabes que es porque se invierte.

PUERTA NAND(funcin producto invertido)

Como estn en paralelo los dos pulsadores sin accionar (estado 0) la lmpara estar encendida (estado 1) y aunque pulsemos y abramos un pulsador la lmpara seguir encendida. Solo en el caso de que pulsemos los dos pulsadores (los dos abiertos) y estn en estado 1 la lmpara se apagar (estado 0).

Hasta ahora hemos visto las puertas lgicas aisladas, pero estas puertas sirven para realizar circuitos mas complicados combinndolas unas con otras, obteniendo as uncircuito lgico combinacional.

A partir de que nos planteen un problema lo primero que deberemos saber es el nmero de variables (sensores, pulsadores, interruptores, etc) que vamos a utilizar y a cada uno de ellos le asignamos una letra de una variable lgica (a, b, c, etc). Al elemento de salida le llamamos S, y a continuacin sacamos la tabla de la verdad poniendo los posibles valores de las variables (0 o 1) y el valor que tomar la salida para esos valores (tabla de la verdad del problema o circuito). Ejemplo: queremos que una caja fuerte se abra cuando se pulsen dos pulsadores a la vez.

Tenemos dos pulsadores a y b y una salida que ser el motor de la caja fuerte. Este motor funcionar (estado 1) para abrir la caja. Ya sabemos cmo debe funcionar. ahora sacamos la tabla de la verdad. Una tabla con dos variables de entrada a y b y con una salida. Tendremos una tabla con 4 casos posibles. Para esta tabla vamos pensando para cada caso como ser el valor de la salida.

A continuacin sacamos la funcin lgica del problema. Para sacar la funcin usamos la tabla de la verdad.Cogemos solo las filas que den como salida el valor 1(solo hay una y es la ltima), ymultiplicamoslas variables de entrada de cada fila que tenan valor 1 (recuerda solo hay una) poniendo invertidas las que tengan valor 0 y en estado normal las que tengan valor 1. En este caso las dos tienen valor 1 luego no habr ninguna invertida. La funcin lgica sera:

S = a x b

As de sencillo. si tuviramos dos fila con salida 1 tendramos dos productos y estos productos se sumaran para sacar la funcin (no es el caso).

Una vez que tenemos la funcin lgica y la tabla de la verdad sacamos el circuito lgico combinacional poniendo tantas lneas verticales como variables tengamos (dos en este caso).

Sacamos lneas horizontales para cada variable del producto de la funcin, colocando para las variables invertidas la puerta NO (no hay en este caso). Unimos las variables de cada producto con la funcin AND (producto) y al final unimos los productos mediante la puerta O (funcin suma). En el ejemplo sera muy sencillo el circuito ya que corresponde con la puerta AND, ya que solo hay una fila con S=1.

Y ya esta.

Imaginemos que el problema nos propone que la caja fuerte se abra cuando alguno de los pulsadores est activado (cuando estn los dos a la vez no). Ahora tendremos dos filas con salida 1, por eso hay que sumar los dos productos que obtenemos. Como tambin tenemos variables de entradas invertidas habr que poner en ellas la puerta inversora antes de hacer el producto y al final para unir los dos productos se usa la puerta O. En este caso tendramos la siguiente tabla de la verdad, funcin lgica y circuito 1.

Las puertas lgicas no se venden por separado, sino que vienen incorporadas en los llamados circuitos integrados o CI. Veamos dos CI de los ms usados.

Este es el 7432 y como vemos tiene 4 puertas lgicas OR. Las patillas 14 y 7 es donde se conecta el positivo y el negativo de la pila.

ahora vamos a ver el CI 7402 con 4 puertas NOR

CONCLUSIONES:Ya sea tanto analgica o digital, estas dos ramas de la de la electrnica, forman parte de la misma, ya que la diferencia una de otra, es simplemente que una trabaja con variables continuas y otra con variables discretas, en fin estas dos ramas no pueden coexistir una sin la otra ya que forman parte de la misma electrnica, a esto se debe la importancia que tienen las dos dentro de lo que es el estudio de la electricidad y electrnica.

BIBLIOGRAFIAShttp://www.areatecnologia.com/electronica/electronica-digital.html:http://www.monografias.com/trabajos33/electronica-analogica/electronica-analogica.shtml#ixzz3cnWM1I7phttp://www.uhu.es/raul.jimenez/DIGITAL_I/dig1_i.pdf

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