Contenido - Inicio · 4.5 Teorema de Thevenin 139 ... Norton 149 Máxima transferencia de potencia...

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Contenido

Prefacio xiiAgradecimientos xvi

Visitapaso a paso xxNota para el estudiante xxiiiAcerca de los autores xxv

-vVV'-PARTE1 Circuitosde cd 2

.1

. C~pit(Jfc)" Conceptos básicos 3

1.1 Introducción 41.2 Sistemas de unidades 41.3 Cargay corriente 61.4 Tensión 91.5 Potencia y energía 1O1.6 Elementos de circuitos 151.7 Aplicaciones 17

1.7.1 Tubodeimagendel televisor1.7.2 Recibosdeconsumode electricidadSolución de problemas 20Resumen 23Preguntasderepaso 24Problemas 24Problemas de mayor extensión 27

1.81.9

.

1

.C:.Pft""'c)i~ Leyes básicas 29

2.1 Introducción 302.2 Leyde Ohm 302.3 Nodos, ramasy mallas 352.4 Leyesde Kirchhoff 372.5 Resistoresen serie y división de tensión 432.6 Resistoresen paralelo y división de

corriente 45Transformacionesestrella-delta 52Aplicaciones 582.8.1 Sistemasde iluminación2.8.2 Diseñodemedidoresdecd

2.72.8

2.9 Resumen 64

Preguntas de repaso 66Problemas 67

Problemas de mayor extensión 78

.

1

. CiíP'ítuIQ~ Métodos de análisis 81

3.1 Introducción 823.2 Análisisnodal 823.3 Análisisnodal con fuentes de tensión 883.4 Análisisde lazo 933.5 Análisisde lazo con fuentes de

corriente 98Análisisnodal y de lazo porinspección 100Comparación del análisisnodal con el delazo 104Análisisde circuitos con PSpice 105Aplicaciones: Circuitostransistorizadosde cd 107

3.10 Resumen 112Preguntasderepaso 113Problemas 114Problemasdemayorextensión 126

3.6

3.7

3.83.9

.

1

.~~PJt!.tl9~ Teoremas de circuitos 127

4.1 Introducción 1284.2 Propiedad de linealidad 1284.3 Superposición 1304.4 Transformaciónde fuentes 1354.5 Teorema de Thevenin 1394.6 Teorema de Norton 1454.7 Derivaciónde los Teoremas de Theveniny

Norton 149Máximatransferencia de potencia 150Comprobación de teoremas de circuitoscon PSpice 152

4.84.9

vii

viii Contenido

4.10 Aplicaciones 1554.10.1 Modelado de fuentes

4.10.2 Medición de la resistenciaResumen 160



4.11

l' Capitulo'!!

Amplificadoresoperacionales 175

5.15.25.35.45.55.65.75.8

Introducción 176Amplificadoresoperacionales 176Amplificador operacionalideal 179Amplificador inversor 181Amplificador no inversor 183Amplificador sumador 185Amplificador diferencial 187Circuitos con amplificadores operacionalesen cascada 191

Análisis de circuitos con amplificadoresoperacionales con PSpice 194Aplicaciones 1965.10.1 Convertidor digital-analógico5.10.2 Amplificadores para instrumentaciónResumen 199Preguntas de repaso 201Problemas 202


5.9

5.10

5.11

.

1

. (apituf9.6' Capacito res e inductores 215

6.1 Introducción 216

6.2 Capacitores 2166.3 Capacitores en serie y en paralelo 2226.4 Inductores 2266.5 Inductores en seriey en paralelo 2306.6 Aplicaciones 233

6.6.1 Integrador6.6.2 Diferenciador

6.6.3 Computadora analógicaResumen 240



6.7

.

1

. CapítUlo 7 Circuitos de primer orden 253

7.1 Introducción 2547.2 Circuito RCsin fuente 2547.3 Circuito RLsin fuente 259

7.4 Funcionessingulares 265

.

1

. (apitufc>~ Circuitos de segundo orden 313

8.1 Introducción 3148.2 Determinación de valores iniciales

y finales 314Circuito RLCen serie sin fuente 319

Circuito RLCen paralelo sin fuente 326Respuesta escalón de un circuito RLCenserie 331

Respuesta escalón de un circuito RLCenparalelo 336Circuitos generales de segundo orden 339Circuitos de segundo orden conamplificadores operacionales 344Análisis de circuitos RLCcon PSpice 346Dualidad 350

Aplicaciones 3538.11.1 Sistema de encendido de un automóvil8.11.2 Circuitos suavisadores

8.12 Resumen 356


Problemasdemayorextensión 367

7.57.67.7

7.87.9

7.10

8.38.48.5

8.6

8.78.8

8.98.108.11

-/V\/'--PARTE2

Respuestaescalón de un circuito RC 273Respuestaescalón de un circuito RL 280Circuitos de primer orden conamplificadores operacionales 284Análisis transitorio con PSpice 289Aplicaciones 2937.9.1 Circuitosde retraso

7.9.2 Unidad de flash fotográfico7.9.3 Circuitos relevadores

7.9.4 Circuitos de encendido de un automóvil

Resumen 299Preguntas de repaso 300Problemas 301


Circuitos de ca 368

.

1

.(~PitUIO9 Senoides y fasores 369

9.1 Introducción 3709.2 Senoides 371 .9.3 Fasores 3769.4 Relacionesfasorialesde elementos

de circuitos 385

Impedancia yadmitancia 387Lasleyes de Kirchhoff en el dominiofrecuencia! 389Combinaciones de impedancias 390

9.59.6

9.7

.

9.8 Aplicaciones 3969.8.1 Desfasadores9.8.2 Puentes de eaResumen 402

Preguntasde repaso 403Problemas 403


9.9

I CapituÍ<).

Análisis senoidal en estadoestable 413

13

Introducción 414Análisis nodal 414Análisis de lazo 417

Teoremade superposición 421Transformaciónde fuentes 424

Circuitos equivalentes de Theveniny Norton 426

10.7 Circuitos de ca con amplificadoresoperacional es 431

10.8 Análisis de ca con el uso de PSpice 43310.9 Aplicaciones 437

10.9.1 Multiplicador de capacitancia10.9.2 Osciladores

10.10 Resumen 441


10.110.210.310.410.510.6

i

.

1

. (~p~t...{q~;~ Análisis de potencia de ca 457

11.1 Introducción 458

11.2 Potencia instantáneay promedio 45811.3 Máxima transferencia de potencia

promedio 464Valor eficaz o rms 467

Potencia aparente y factor de potencia 470Potencia compleja 473Conservación de la potencia de ca 477Corrección del factor de potencia 481Aplicaciones 48311.9.1 Medición de la potencia11.9.2 Costo del consumo de electricidad

11.10 Resumen 488



11.411.511.611.711.811.9

.

1

. (é;1p~t...tq;~~ Circuitostrifásicos 503

12.1 Introducción 50412.2 Tensionestrifásicas balanceadas 50512.3 Conexión estrella-estrella balanceada 509

Contenido ix

12.4 Conexión estrella-delta balanceada 51212.5 Conexión delta-delta balanceada 51412.6 Conexión delta-estrella balanceada 51612.7 Potencia en un sistema balanceado 51912.8 Sistemastrifásicos desbalanceados 525

12.9 PSpicepara circuitos trifásicos 52912.10 Aplicaciones 534

12.10.1 Medición de la potencia trifásica12.10.2 Instalación eléctrica residencial

12.11 Resumen 543Preguntas de repaso 543Problemas 544


t~tI!iOl13

Circuitos magnéticamenteacoplados 555

13.113.213.313.413.513.613.713.8

Introducción 556Inductancia mutua 557

Energíaen un circuito acoplado 564Transformadores lineales 567Transformadores ideales 573Autotransformadores ideales 581Transformadorestrifásicos 584

Análisis con PSpicede circuitosmagnéticamente acoplados 586

13.9 Aplicaciones 59113.9.1 El transformador como dispositivo

de aislamiento

13.9.2 El transformador como dispositivo

de acoplamiento

13.9.3 Distribución de potencia13.10 Resumen 597



.

1

. ~~píf...fq 14 Respuestas en frecuencia 613

14.1 Introducción 61414.2 Función de transferencia 61414.3 la escala dedecibeles 617

14.4 Diagramasde Bode 61914.5 Resonanciaen serie 62914.6 Resonanciaen paralelo 63414.7 Filtros pasivos 637

14.7.1 Filtro pasabajas14.7.2 Filtro pasaaltas14.7.3 Filtro pasabanda14.7.4 Filtro rechazabanda

14.8 Filtrosactivos 642

14.8.1 Filtropasabajasdeprimerorden14.8.2 Filtro pasaaltas de primer orden

x Contenido

14.8.3 Filtro pasabanda14.8.4 Filtro rechazabanda (o de muesca)

14.9 Escalamiento 648

14.9.1 Escalamiento de magnitud14.9.2 Escalamiento de frecuencia

14.9.3 Escalamiento de magnitud y de frecuencia14.10 Respuesta en frecuencia utilizando

PSpice 65214.11 Computacióncon MATLAB 65514.12 Aplicaciones 657

14.12.1 Receptorderadio14.12.2 Teléfono de tonos por teclas14.12.3 Red de separación

14.13 Resumen 663



v\.IV'-PARTE 3 Análisis avanzado

de circuitos 674

f CáPftUlO 15

Introducción a la transformadade Laplace 675

15.115.2

Introducción 676Definiciónde latransformadade Laplace 677Propiedades de latransformadade Laplace 679Transformadainversa de Laplace 69015.4.1 Polossimples15.4.2 Polosrepetidos15.4.3 PoloscomplejosIntegralde convolución 697Aplicación de las ecuacionesintegrodiferenciales 705Resumen 708Preguntasderepaso 708Problemas 709

15.3

15.4

15.515.6

15.7

t (apíIUIo 16

Aplicaciones de la transformadade Laplace 715

'16.116.2

Introducción 716Modelos de los elementosde un circuito 716Análisisde circuitos 722Funciones de transferencia 726Variables de estado 730Aplicaciones 73716.6.1 Estabilidaddeunared16.6.2 Síntesisdered

16.316.416.516.6

16.7 Resumen 745



.

1

. ~apf~liIfc:)if'1Lasseries de Fourier755

17.1 Introducción 75617.2 Series trigonométricas de Fourier 75617.3 Consideraciones de simetría 764

17.3.1 Simetríapar17.3.2 Simetríaimpar17.3.3 SimetríademediáondaAplicaciones en circuitos 774Potencia promedio y valores rms 778Series exponenciales de Fourier 781Análisisde Fouriercon PSpice 78717.7.1 TransformadadiscretadeFourier17.7.2 TransformadarápidadeFourier

17.8 Aplicaciones 79317.8.1 Analizadoresdeespectro17.8.2 Filtros

17.9 Resumen 796Preguntasderepaso 798Problemas 798Problemasdemayorextensión 807

17.417.517.617.7

.

1

. ~é\Pftlil(9/1$ Transformada de Fourier 809

18.1 Introducción 81018.2 Definiciónde latransformada

de Fourier 81018.3 Propiedades de latransformada

de Fourier 816Aplicaciones en circuitos 829Teorema de Parseval 832Comparación de lastransformadas de Fouriery de Laplace 835

18.7 Aplicaciones 83618.7.1 Modulacióndeamplitud18.7.2 Muestreo

18.8 Resumen 839Preguntasderepaso 840Problemas 841


18.418.518.6

Capítulo 19 Redes de dos puertos 849

19.119.219.319.4

Introducción 850Parámetrosde impedancia 850Parámetrosde admitancia 855Parámetroshíbridos 858

j.~

~

Parámetrosde transmisión 863

Relacionesentre parámetros 868Interconexión de redes 871

Cálculo de los parámetros de dos puertosutilizando PSpice 877

19.9 Aplicaciones 880, 19.9.1 Circuitos transistorizados

19.9.2 Síntesis de red en escalera19.10 Resumen 889



19.519.619.719.8

Apéndice A Ecuacionessimultánease inversiónde matrices A

Númeroscomplejos A-9Apéndice B

Contenido

Apéndicee

Apéndice D

Apéndice E

Apéndice F

Apéndice G

Bibliografía B-1

Índice 1-1

xi~

Fórmulas matemáticas A-16

PSpice para Windows A-21

MATLAB A-46

KClDE para circuitos A-65

Respuestas a los problemas connúmero impar A-75

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