ELECTRÒNICA ANALÒGICACOMPONENTS I CIRCUITS

ELECTRÒNICS BÀSICS

IES Cap de LlevantDepartament de Tecnologia

DEFINIM ELECTRÒNICA

ELECTRICITAT: estudi de la generació, transport i distribució de l’energia elèctrica

ELECTRÒNICA: es la rama de la física y especialización de la ingeniería, que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente. El corrent elèctric travessa components semiconductors i altres components electrònics.

QUÈ SÓN ELS SEMICONDUCTORS?

Són materials que a baixes temperatures es comporten com a aïllants però que en altres condicions presenten certa conductivitat elèctrica.

Principals semiconductors:

SEMICONDUCTORS

silici

germani arseniür de

gal·li Carburi de

silici

COMPONENTS ELECTRÒNICS

Resistències• Fixes• Variables

• Potenciòmetres• Variables amb la temperatura (NTC’s i PTC’s)• Variables amb la llum (LDR)

Condensadors• Fixes• Variables

Diodes

Transistors• pnp• npn

RESISTÈNCIES

LES RESISTÈNCIES

Són components que ofereixen oposició al pas del corrent elèctric.

FUNCIONS: Limitar o regular la quantitat de corrent que circula

pel circuit. (Divisors de tensió i de intensitat)Protegir alguns components pels quals no pot circular

una intensitat elevada.

CARACTERÍSTIQUES:Valor nominal: valor en ohms (Ω)tolerancia: desviació màxima o màxim error respecte

de valor nominal (el que donen les franges). S’expressa en %

LES RESISTÈNCIES FIXES

Es un fil de carbó (grafit) o metàl·lic (wolframi p.e) enrotllat a una base cilíndrica y el seu valor nominal i tolerància ve indicat mitjançant un codi de colors

CODI DE COLORS

LES RESISTÈNCIES VARIABLES (I)

• Es basen en una resistència damunt de la qual llisca un contacte mòbil. Segons on es col·loca el seu valor varia entre 0 i R ohms

POTENCIÒMETRES

• La resistència disminueix quan augmenta la quantitat de llum que reben

RESISTÈNCIES VARIABLES AMB LA LLUM (LDR)

• NTC: si la Tª augmenta el valor disminueix

• PTC: si la Tª augmenta el valor augmenta

RESISTÈNCIES VARIABLES AMB LA TEMPERATURA

FUNCIONAMENT LDR

FUNCIONAMENT TERMISTORS

LES RESISTÈNCIES VARIABLES (II)

EL CONDENSADOR

DEFINICIÓ I ESTRUCTURA

És un component que serveix per emmagatzemar energia durant un curt temps i alliberar-la posteriorment, gràcies ala processos de càrrega i descàrrega.

El formen dues plaques metàl·liques separades per un aïllant (dielèctric). Cada placa duu un terminal per fer la connexió al circuit

FUNCIONAMENT CONDENSADORS

CAPACITAT D’UN CONDENSADOR

CAPACITAT: És el paràmetre que caracteritza el condensador. Representa la relació entre la càrrega elèctrica que emmagatzema i el voltatge al qual es sotmet. Depèn de la mida i forma de les plaques i de la seva separació

Es mesura en FARADS. Però com que la unitat és molt gran s’empren submúltiples:

Mil·lifarad (10-3) Microfarad (10-6)Nanofarad (10-9) Picofarad (10-12)

(Volts) V(Coulombs) Q

(Farads) C

CÀRREGA I DESCÀRREGA (I)

CÀRREGA DEL CONDENSADOR:

El LED està apagat

DESCÀRREGA DEL CONDENSADOR:

El LED està il·luminat

Què passarà amb el LED?

CÀRREGA I DESCÀRREGA (II)

La constant de temps (ζ) és el temps que tarda el condensador en carregar-se o descarregar-se un 63.2%

CONDENSADORS

APLICACIONS DELS CONDENSADORS

Protecció d’elements del circuit: exemple interruptors

Filtres de freqüència Sintonitzadors de freqüència: exemple

la ràdio Carregadors: exemple flash d’una

càmera de fotos Temporitzadors: exemple llum interior

d’un cotxe, llums al carrer

APLICACIONS DELS CONDENSADORS (II)

Conversió AC-DC

EL DÍODE

DEFINIM DÍODE

Component electrònic semiconductor que es caracteritza per permetre el pas del corrent elèctric únicament en el sentit ànode(+) → càtode(-) quan es posa a una diferència de potencial superior a 0.65V.

DIODES

POLARITZACIÓ D’UN DÍODE

Al fet d’aportar una font externa de tensió elèctrica per tal de subministrar l’energia necessària a les càrregues perquè puguin travessar la unió P-N es diu POLARTIZAR

La polarització pot ser INVERSA (no condueix) o DIRECTA. (condueix)

APLICACIONS (I)

Rectificació d’ona (Conversió de corrent altern en corrent continu,...)

Demodulació de ràdio

APLICACIONS (II)

Donar direcció al corrent i protecció de components

Fotocél·lules

Comandaments a distància

Tecnologia OLED: díode orgànic d’emissió de llum

Diodes làser (depilació definitiva, impressores làser, lectors de codis de barres,...)

APLICACIONS (III)

EL DÍODE LED (LIGHT EMITING DIODE)

El seu comportament és idèntic als díodes, es torna conductor quan la polaritat és directa i la seva particularitat és que s’il·lumina.

El voltatge necessari perquè es torni conductor és superior que als díodes normals i és d’uns 2 V, i la intensitat de corrent que hi circula és d’uns 20 mA.

Consumeixen 30 vegades menys que una bombeta

Aplicacions:1.- Indicacions lluminoses (standby,...)2.- Senyals de tràfic3.- Comandaments a distància (infrarroig)4.- Panells informatius5.- Il·luminació6.- llums dels cotxes

CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA DE PROTECCIÓ D’UN DIODE (I)

Quan connectem un diode a una pila, necessitem posar una resistència en sèrie amb ell per protegir-lo, ja que un diode no pot funcionar amb una tensió gran

Podem calcular el valor de la resistència aplicant la llei d’Ohm La tensió que hi ha al diode, serà tensió aportada per la pila

menys la que hi ha a la resistència:

drf VVV

df VIRV I

VVR df

Podemos considerar que, en general, un LED trabaja con una tensión de 2 V y consume una corriente de 0,02 A. (También podríamos considerar como válidas una tensión de 1,5 V y una corriente de 0,015 A).

CÀLCUL DE LA RESISTÈNCIA DE PROTECCIÓ D’UN DIODE (II)

Volem construir un circuit per a una pista d'Scalextric de forma que, en passar el cotxe per la meta, sigui detectat per un sensor i ha d'encendre un LED, mentre el cotxe hi és present. El circuit ha d'anar alimentat per una pila de 4,5 V. Quin valor haurà de tenir el resistor si la intensitat en el LED ha de ser de 0,029 A. Dibuixeu l'esquema suposant que el sensor és un contacte normalment obert.

Ω86.20.029A

2V4.5V

I

VVR df

___EXERCICI___

EL TRANSISTOR

DEFINICIÓ I ESTRUCTURA

Operadors electrònics que poden funcionar com a interruptors controlats electrònicament i com a amplificadors de senyals elèctrics.

Estàn formats per tres capes de material semiconductor als quals se’ls connecten tres terminals:

EMISSORBASECOL·LECTOR

TRANSISTORS

ENCAPSULATS

TIPUS DE TRANSISTORS

En funció de les capes de semiconductor tenim dos tipus diferents de transistor:

Per polaritzar-lo es connecta el pol + al col·lector i a la base

Per polaritzar-lo es connecta el pol - al col·lector i a la base

FUNCIONAMENT

Segons com sigui l’intensitat de base, poden funcionar de 3 formes distintes:

EN AMPLIFICACIÓ: el transistor permet un pas de corrent proporcional i sempre superior a la intensitat que arriba a la base. A la relació entre ambdues corrents s’anomena amplificació o guany

EN SATURACIÓ: si la intensitat que arriba a la base es gran funciona com un interruptor tancat

EN TALL: si la intensitat que arriba a la base és nul·la es comporta com un interruptor obert

ELS SEUS CREADORS.

Inventat als Laboratoris Bell d’Estats Units.

Reberen el Premi Nobel de Física l’any 1956

William ShockleyJohn Bardeen Walter Brattain

EL CIRCUIT INTEGRAT

Un circuit integrat (CI, chip o microchip), és una pastilla petital de material semiconductor sobre la qual ese fabriquen circuits electrònics i protegida per un encapsulat de plàstico o ceàámica, que poseeix conductors metàlics per fer conexió

amb el circuit imprés. .

MICROPROCESADORS

CIRCUITS AMB TRANSISTORS (I)

Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?

Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40?

b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic.

c) En quin estat del transistor el LED estarà encès?d) Serà suficient la intensitat del col·lector per encendre el LED?

___EXERCICI___

CIRCUITS AMB TRANSISTORS (II)

Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?

Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40 ?

El transistor no condueix (està tallat) i per tant les corrents són 0

b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic?

El transistor condueix (està en amplificació) i les corrents seran

c) En quin estat del transistor el LED estarà encès?Quan el transistor està conduint

d) Serà suficient la intensitat del col·lector per encendre el LED?Si

___EXERCICI___

11.4mAΩ1000

0.6V12V

R

VUi

b

begb

456mA11.4mA·40iβi bc

CIRCUITS AMB TRANSISTORS (III)

Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?

Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40?

b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic.

c) Quina diferència de funcionament hi ha amb el circuit anterior?

___EXERCICI___

CIRCUITS AMB TRANSISTORS (IV)

Al circuit següent, contesteu:a) En la posició que es troba l'interruptor S, quin és l'estat del transistor?

Quin valor tenen Ib i Ic si el transistor de un guany de 40 ?

El transistor condueix (està en amplificació) i les corrents seran

b) Si tanquem l'interruptor S, quin serà l'estat del transistor? Quin valor tindran Ib i Ic?

El transistor no condueix (està tallat) i per tant les corrents són 0

c) Quina diferència de funcionament hi ha amb el circuit anterior?Ara el transistor condueix quan obrim l’interruptor

___EXERCICI___

5.7mAΩ2000

0.6V12V

RR

VUi

21 bb

begb

mA2285.7mA·40iβi bc