Electrónica Analógica Básica

Primera parte

Componentes electrónicos:

Resistencias.Condensadores.BobinasAsociación de componentes pasivosDiodosTransistoresCircuitos integrados

Componentes semiconductoresComponentes pasivos

Se fabrican con carbón, acero, cobre.

Resistencias.CondensadoresBobinas

Se fabrican con materiales específicos como: selenio, germanio y silicio.

Diodos.Transistores.Circuitos integrados

COMPONENTES ELECTRÓNICOS

Oponerse al paso de la corrienteFunción

Valorlongitud (l)sección (S)ρ = Resistividad

Depende de:

Unidades

Ohmio (Ω)Múltiplos: kΩ kiloohmio (1.103 Ω)MΩ megaohmio (1.106 Ω)

RESISTENCIAS

Utilidad de las resistencias:

Para ajustar la tensión.

Para limitar la intensidad.

Montaje en serie.

Montaje en paralelo.

TIPOS DE RESISTENCIAS (I)

TIPOS DE RESISTENCIAS (II)

TIPOS DE RESISTENCIAS (y III)

PROBLEMAS I

Para aplicar la fórmula del cálculo de la resistencia de un conductor:

Donde: La resistividad ρ se expresa en Ω. mLa longitud l se expresa en m.La sección en m2.

Ley de Ohm:

V = diferencia de potencial en voltios (v)I = Intensidad en amperios (A)R = resistencia en ohmios (Ω).

CONDENSADORES (I)

Valor

La capacidad C de un condensador depende de la superficie de las armaduras, de la distancia que las separa y de la naturaleza del diélectrico.

C = є . S / d donde:є = constante dieléctricad = distancia antre armadurasS = superfifice armaduras

C = Q / V donde:Q = carga eléctrica que puede almacenarV = diferencia de potencial

Unidades

faradio (F)Submúltiplos: μF = microfaradio (1.10-6 F). n = nanofaradio(1.10-9 F).p = picofaradio (1.10-12 F).

Función Almacenar carga eléctrica para suministrarla en un momento determinado.

CONDENSADORES (II)

En serie con una resistencia y una fuente de tensión contínua

Conexionado

Funcionamiento

Tipos de condensadores (banco de imágenes CNICE)

Condensador eléctrico (Wikipedia)

CONDENSADORES (III)

BOBINAS

Función Almacenar energía eléctrica de forma magnética para cederla en un momento determinado.

Valor

La autoinducción L de una bobina depende del número de espiras que forman el arrollamiento (N), del flujo magnético que la atraviesa (Φ) y de la intensidad de corriente que la recorre (I).

L = N.Φ / I

Unidades

henrio (H)Submúltiplos: mH = milihenrio (1.10-3 H)μH = microhenrio (1.10-6 H).

Funcionamiento

ASOCIACIÓN DE COMPONENTES PASIVOS

serie

paralelo

serie

paralelo

Las bobinas interaccionan entre ellas generando inducciones parásitas. Sólo se asocian cuando interesa aprovechar este fenómeno.

COMPORTAMIENTO DE LOS COMPONENTES PASIVOS DESCRITOS

Componente Periodo transitorio Periodo estacionario

Resistencia No se distinguen diferencias entre ambos periodos.

Condensador Permite un crecimiento progresivo de su tensión entre bornes

Alcanza la tensión de la fuente a la que estaba conectado

Bobina Permite un crecimiento progresivo de la intensidad a través de ella.

Alcanza la intensidad máxima permitida por la resistencia y la fuente.

DIODOS

Función Actúa como un componente unidireccional, es decir, deja pasar la corriente sólo en un sentido

Está formado por la unión de dos cristales semiconductores uno de tipo N, llamado cátodo, y otro de tipo P, llamado ánodo.

Composición

Polarización

TRANSISTORES

Función El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que puede funcionar, bien como interruptor, bien como amplificador de una señal eléctrica de entrada.

Se clasifican en dos grandes grupos:Bipolares: NPN y PNP

Unipolares: o de efecto campoClasificación

Formados por la unión de tres cristales

semiconductores.

Bipolares

Modelo sencillo del funcionamiento de un transistor

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

-

-

--

- -

-

-

-

-

--

-

-

-

- +

+

++

+

+

++

++

+

+++

++

-

-

--

--

-

-

-

-

--

-

-

-

-

+

+

++

+

+

++

++

+

++ +

+ +

P N N P

Concentración de huecos

+ -

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

P N N P

Si la zona central es muy ancha el comportamiento es el dos diodos en serie: el funcionamiento de la primera unión no afecta al de la segunda

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

PP

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

PP

N

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

PP

El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

N PP

El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector.

El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables

Emisor

Base

Colector

Transistor PNP

P

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

NN

Se comporta de forma equivalente al transistor PNP, salvo que la corriente se debe mayoritariamente al movimiento de electrones.

En un transistor NPN en conducción, la corriente por emisor, colector y base circula en sentido opuesto a la de un PNP.

Transistor NPN

Principio de funcionamiento del transistor bipolar

P NN

La mayor movilidad que presentan los electrones hace que las características del transistor NPN sean mejores que las de un PNP de forma y tamaño equivalente. Los NPN se emplean en mayor número de aplicaciones.

Emisor

Base

Colector

Transistor NPN

Transistor NPN

Ejemplo de Transistores

Están formados por un sustrato de material semiconductorsobre el que se funden dos islas de material semiconductor de diferente dopado.

Efecto campo

TRANSISTORES (II)

CIRCUITOS INTEGRADOS

Los hay de dos tipos:

De carácter general: se pueden utilizar en multitud de aplicaciones. La denominación de los circuitos se corresponde con un prototipo aceptado por los fabricantes.

Específico: se encargan a medida para cada aplicación concreta. Su denominación responde a códigos propios del cliente que los solicita.

En un único soporte físico, generalmente de silicio, se integran diferentes componentes individuales, pasivos y/o semiconductores, que constituyen en conjunto un sistema electrónico.

Direcciones y enlaces de interés:

http://es.wikipedia.org/wiki/

http://electronred.iespana.es/electronred/diodo.htm

http://www.simbologia-electronica.com/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/agrupacion/agrupacion.htm

http://www.monografias.com/trabajos16/componentes-electronicos/componentes-electronicos.shtml

http://www.arrakis.es/~fon/simbologia/_private/colores.htm

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_induc_elecmagnetica/ke_induc_elecmagnetica_1.htm

http://descartes.cnice.mecd.es/Documentacion_3/fisica/electromag/Induccion.htm

http://www-etsi2.ugr.es/alumnos/mlii/transistor.htm

http://perso.wanadoo.es/chyryes/componentes.htm

Electrónica Básica

Segunda parte

Conceptos básicos:

Ganancia.

Realimentación.

- El estudio de redes eléctricas basadas en circuitos electrónicos permite encontrarrelaciones entre las distintas magnitudes (tensiones, intensidades, potencias, etc.)

- Para el análisis de los componentes pasivos, ya sea de forma aislada o dentrode un circuito. Basta aplicar las fórmulas que los relacionan.

- Para el análisis de los componentes semiconductores, es necesario buscar un- modelo que nos permita predecir el comportamiento del circuito.

Por este motivo, la mayoría de los circuitos se suelen representar por un cuadripolo. Esdecir, un elemento que dispone de dos conexiones de entrada y dos de salida

GANANCIA

Ganancia: relación entre la señal de entrada y la señal de salida.

Es una magnitud adimensional. Sin embargo, se expresa en decibelios (dB)

Ganancia = Señal de salida

Señal de entrada

REALIMENTACIÓN

Para evitar que, al disponer varios semiconductores conectados adecuadamente, la respuesta con la frecuencia no sea la más adecuada y el sistema se desestabilice.

Para qué

En qué consiste

En tomar un parte de la señal de salida de un componente e introducirla de nuevo a su entrada.

Electrónica Básica

Tercera parte

Amplificador operacional:

Amplificador operacional.

Circuitos básicos.

- Circuito inversor.

- Circuito no inversor.

- Circuito sumador.

Temporizadores.

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Se trata de un conjunto de componentes (más de 50) conectados entre sí (circuito integrado). El componente más importante que contiene es el transistor.

1

2

3

4

8

7

6

5

+Vcc

-Vcc

Ajuste offset

Entradainversora

Entrada no inversora

Ajuste offset

salida

-

+

Circuito inversor Circuito no inversor Circuito sumador

LM741Amplificador operacional de propósito general

Ejemplo de Amplificador Operacional

LM741

Conceptos básicos de AO

Encapsulado:

Inserción SMD

El amplificador Operacional

● Básicamente el Amp. Op. (Op. Amp.) es un dispositivo amplificador de la diferencia de sus dos entradas, con una alta ganancia, una impedancia de entrada muy alta y una baja impedancia de salida

Fuente de doble polaridad Fuente de doble polaridad desde una sola fuente

● Como se mencionó antes, el amplificador tiene 2 entradas: una de ellas es la entrada inversora (-) y la otra es la entrada no inversora (+) y tiene una sola salida. Este amplificador se alimenta usualmente por una fuente de voltaje de doble polaridad que está en los rangos de +/- 5 voltios a +/- 15 voltios, también se puede alimentar con una sola fuente con ayuda de un arreglo adicional. Ver las siguientes figuras:

● En la segunda figura las resistencias Ra y Rb deben ser exactamente iguales, para que V+ y V- tengan el mismo valor absoluto

●  - El Amplificador Operacional utilizado como inversor

● ¿Por qué el nombre de inversor? La razón es muy simple: la señal de salida es igual en forma (no necesariamente en magnitud) a la señal de entrada, pero invertida, ver los dos gráficos siguientes. (cuando la señal de entrada se mueve en un sentido, la de salida se mueve en sentido opuesto).

entrada salida invertida

● El amplificador se conecta como se muestra en la siguiente figura, donde tenemos una resistencia R1, conectada entre la entrada de la señal y la entrada inversora (-) del amplificador y una resistencia R2 conectada entre la salida del amplificador y la entrada no inversora (-). La entrada no inversora (+) se conecta a tierra en el caso de que el circuito amplificador esté alimentado con una fuente de doble polaridad o a la tierra virtual en el caso de que esté alimentado con una fuente de una sola polaridad.

La ganancia del amplificador o lo que es lo mismo la relación de magnitudes entre la señal de salida y la de entrada, depende de los valores de las resistencias R1 y R2 y está dada por la fórmula:  Av = - R2 / R1  (El signo negativo indica que la señal de

salida es la invertida de la señal de entrada)

Por ejemplo si R1 = 1 K y R2 = 10 K, la ganancia del amplificador será: 

Av = 10 K / 1 K = 10

y la señal de salida será de – 10 Voltios (el signo negativo se pone porque la salida es invertida), entregando la misma corriente a la salida, a través de la resistencia R2.

I

El Amplificador Operacional utilizado como No inversor

A este tipo de amplificador la señal le entra directamente a la entrada no inversora (+) y la resistencia de entrada R1 se pone a tierra. En este caso la

impedancia de entrada es mucho mayor que en el caso del amplificador inversor.

Aquí, si la señal de entrada se mueve en un sentido, la señal de salida se mueve en el mismo sentido o sea la señal de salida sigue a la de entrada (están

en fase). Ver los gráficos siguientes.

entrada Av = 1 + R2 / R1 salida

Seguidor de voltaje

 

entrada salida

Av = 1 ; es decir Vin = Vout

TEMPORIZADORES

Es un dispositivo que permite retardar o activar una señal al cabo de un tiempo determinado.Los hay de dos tipos: mecánicos y eléctricos.