CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA

Especialidad de Electrónica

Módulo

MEDICION Y ANÁLISIS DE CIRCUITOSELECTRONICOS

Nombre Alumno:

Curso :

R.U.N :

Docente: Fernando Tapia Ramírez

IntroducciónEste módulo está asociado a las áreas de competencia “Montar, instalar y desmontarcomponentes, dispositivos y equipos electrónicos” y “Mantener y operar dispositivos yequipamiento electrónico”. Es de carácter obligatorio y para su desarrollo se sugiere 220horas.

En el presente módulo el alumno y alumna:

• Adquiere conocimientos sobre los aspectos cualitativos y funcionales relacionados conlos principales componentes electrónicos de estado sólido.• Conoce conceptos relacionados con los principales circuitos electrónicos.• Relaciona las magnitudes eléctricas en los circuitos electrónicos.• Calcula, por medio de ecuaciones, incógnitas planteadas en el contexto de un circuitoelectrónico.• Adquiere la capacidad de efectuar análisis de circuitos electrónicos.• Adquiere la capacidad de armar, probar y evaluar prototipos de circuitos electrónicos.

Es básico e inicial en el proceso de formación en la especialidad. Genera en el alumno yalumna la habilidad de analizar cualitativa y cuantitativamente los fenómenos electrónicosy sus causas. En este sentido, las técnicas deductivas y la aplicación del modelomatemático son claves para la asimilación de principios fundamentales y conceptosbásicos, de manera que lleven a una comprensión suficientemente profunda y global de laespecialidad y que adquieran sentido en cada una de las diferentes aplicaciones que leden los referentes productivos.Respecto a la relación con otros sectores de la Formación General, el módulo presenta laoportunidad de reforzar y complementar, en un contexto de aplicación, los siguientesaprendizajes:

Matemática:Operaciones con números reales, desarrollo y planteamiento de ecuaciones deprimer grado, razones y proporciones, funciones y gráfico de funciones.

Física y Química:Estructura atómica, teoría de semiconductores, como complemento de los objetivosfundamentales y contenidos mínimos obligatorios del sector Ciencias.

Lenguaje y Comunicación:Lectura comprensiva de instrucciones, elaboración de informes y conclusionesa partir de observaciones.

Materiales Necesarios.

• Cuaderno Universitario 100 Hojas Aproximadamente.

• Lápiz Grafito.

• Goma de borrar.

• Lápices pasta de 3 colores diferentes.

• Transportador.

• Calculadora científica con las siguientes funciones: Modos DEG y RAD,

Funciones trigonométricas, Conversor de coordenadas polares a rectangulares y

viceversa, trabajo de números con notación científica (10x) y en lo posible su

respetivo manual suministrado por el fabricante.

• Disponibilidad de un PC, Pentium 133 MHz, 32 MB RAM, Windows 95, como

mínimo y acceso a Internet, de 1 Hora semanal.

• Diccionario Inglés Español.

• Multímetro Digital.

Contenidos

Diodos:

• Física de los semiconductores.• Juntura PN, propiedades.• Diodo semiconductor.• Rectificación media onda y onda completa.• Filtros.• Factor de rizado, regulación y resistencia interna de una fuente de poder.• Diodos zener y fuente estabilizada con diodo zener.

Transistores:

• Concepto de amplificación.• Transistores bipolares.• Configuraciones del transistor.• El transistor en conmutación.

Amplificadores con transistores:

• Características de los amplificadores, ganancia en tensión y corriente,potencia, impedancia de entrada y salida.• Respuesta de frecuencia.• Transistores de efecto de campo.

Realimentación:

• Realimentación negativa y positiva.• Osciladores.

Amplificadores operacionales:

• Características y especificaciones.• Circuitos de aplicaciones.

Para iniciarnos en éste módulo, es necesario desarrollar la habilidad de diferenciar lasmagnitudes básicas de Electricidad y a la vez sepa la forma de utilización de instrumentospara realizar respectivamente las mediciones, junto con ello se deben conocer ydesarrollar conductas de seguridad frente a este tipo de trabajo.

Un circuito eléctrico se compone de cuatro elementos fundamentales, correspondientes a:

• Una fuente de energía.• Un elemento de control.• Un receptor.• Un elemento conductor.

Sin embargo, todo circuito eléctrico, debe se protegido, frente a posibles corto circuitos(exceso de corriente sin control) , los cuales pueden ocasionar desde un recalentamiento delconductor hasta un incendio en función de la magnitud del circuito. Cuando la lámpara seenciende, estamos hablando de un circuito cerrado, cuando la lámpara se apaga estamoshablando de un circuito abierto.

TEMA 0 El circuito Eléctrico

La siguiente imagen muestra un posible corto circuito.

Al cerrar el interruptor que se encuentra en paralelo a la lámpara , haremos que el fusibleactúe, interrumpiendo de inmediato el paso de la corriente eléctrica del circuito.

Finalmente debemos recordar que los circuitos aquí expuestos, fueron modelados con unalámpara y ésta solo esquematiza la carga del sistema, pudiendo representar una serie decircuitos mas complejos.

Las magnitudes eléctricas involucradas en un circuito eléctrico, pueden ser medidas, elprocedimiento y definición de cada una de ellas es el siguiente:

Voltaje: Su símbolo es la letra V. Es la Magnitudcon que se mide la fuerza de los Electrones en uncircuito Eléctrico. Su unidad de medida es elVoltio. Se mide mediante un instrumento llamadoVoltímetro, este instrumento debe conectarse enparalelo al receptor en donde se desea realizar lamedida. En el caso de trabajar con un Multímetro,es necesario colocar este instrumento en laescala mas alta en que este mida. También esimportante señalar que cuando se desea realizaruna medida en corriente continua, se debe tenermucho cuidado en la polaridad de los terminalesdel instrumento, debido a que si este fuese análogo posiblemente se queme.

Intensidad de corriente: Es lamagnitud que relaciona eldesplazamiento de carga que se generaen un conductor y el tiempo empleadoen dicho desplazamiento. La intensidadde corriente eléctrica parte en un puntode potencial eléctrico y evoluciona hacialos puntos del circuito con menorpotencial. Su unidad de Medida es elAmpere (A) y se mide con uninstrumento llamado Amperímetro, el cual debe conectarse en serie al circuito en dondese debe realizar la medición.

Resistencia Eléctrica: La resistencia eléctrica, es cualquier elemento que se oponga alpaso de la corriente eléctrica. El valor de laresistencia hará variar el valor de laIntensidad. (un ejemplo de resistencia lo esuna lampara, el equipo de música delautomóvil, el aire etc).La unidad de medidade la resistencia eléctrica es el Ohmio (Lamedición de resistencia eléctrica se realizacon un instrumento llamado Ohmetro, el cualse conecta en paralelo al receptor y cuidandode que este se encuentre desenergizado yaque si no lo estuviese se podría quemar elinstrumento, debido a que el principio defuncionamiento de este se basa en inyectar una pequeña corriente al receptor.

Potencia Eléctrica: Potencia eléctrica es el trabajo ejecutado en la unidad de tiempo. Launidad de potencia es el (WATT) que se obtiene cuando de un volt circula la corriente deun ampere. La potencia eléctrica tiene sus equivalencias en caballos de fuerza (HP) parael sistema ingles y (CV) designación francesa.1 HP = 746 Watt1 KW = 1,46 HP

Relaciones matemáticas del circuito eléctrico

En corriente Continua

VPI =

RVI =

En Corriente Alterna

ϕCosVPI

⋅=

3⋅⋅=

ϕCosVPI

Ejemplo:

El resistor R1 = 20 Ω está en serie con la conexión en paralelo, con R2 = 60 Ω, y R3 =120 Ω. La tensión de la red en los bornes es de 120 V. Disposición básica ofundamental 1. Dibuje el circuito con los valores eléctricos. Calcule:

a) La Resistencia total;b) La corriente;c) Las tensiones parcialesd) Las corrientes parciales

þ Solución :

Dado: R1 = 20 Ω; R2 = 60 Ω; R3 = 120 Ω; V = 120 VHallar: R, I, V1, V2, V3, I1, I2, I3,

a) RI = 1206012060

3232

+⋅

=+⋅

RRRR = 40 Ω R = R1 + RI = 20 + 40 = 60 Ω

b) I =60

120=

RV = 2 A

c) V1 = I · R1 = 2 · 20 = 40 V V2 = V3 = V - V1 =120 – 40 = 80 V

d) I1 = I = 2 A I2 = 6080

22 =

RV = 1, 33 A I3 = 120

80

33 =

RV = 0,667 A

Multímetro o Tester Digital

Referencias:

1- Display de cristal líquido.2- Escala o rango para medir resistencia.3- Llave selectora de medición.4- Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una

linea continua y otra punteada).5- Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la linea

ondeada).6- Borne o “jack” de conexión para la punta roja ,cuando se quiere medir tensión,

resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua.7- Borne de conexión o “jack” negativo para la punta negra.8- Borne de conexión o “jack” para poner la punta roja si se va a medir mA

(miliamperes), tanto en alterna como en continua.9- Borne de conexión o “jack” para la punta roja cuando se elija el rango de 20A

máximo, tanto en alterna como en continua.10-Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la

línea ondeada).11-Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una línea

continua y otra punteada).12-Zócalo de conexión para medir capacitores o condensadores.13-Botón de encendido y apagado.

Es muy importante leer el manual de operación de cada multímetro en particular, pues enél, el fabricante fija los valores máximos de corriente y tensión que puede soportar y elmodo más seguro de manejo, tanto para evitar el deterioro del instrumento como para

evitar accidentes al operario. El mutímetro que se da como ejemplo en esta explicación,es genérico, es decir que no se trata de una marca en particular, por lo tanto existe laposibilidad que existan otros con posibilidad de medir más magnitudes.Con un tester digital podemos tener una lectura directa de la magnitud que se quieremedir (salvo error por la precisión que el fabricante expresa en su manual de uso).En cambio con el tester analógico (o de aguja), tenemos que comparar la posición de laaguja con respecto a la escala, lo cual trae aparejado dos errores, como el de apreciación(que depende del ojo o buena vista del operario) y el error de paralaje (por la desviaciónde la vista) que muchas veces no respeta la dirección perpendicular a la escala. A todoesto debemos sumarle el error de precisión del propio instrumento, lo cual hace evidenteque resulta mucho más ventajoso la lectura de un tester digital.

& Actividad de síntesis

1. ¿Qué condiciones se deben cumplir para poner en funcionamiento un circuitoeléctrico?

2. ¿Qué ocurre en un circuito eléctrico y en otro neumático o hidráulico cuando hablamosde circuito cerrado? ¿Cuál de los dos estados es sinónimo de funcionalidad?.

3. ¿Para que sirve un fusible eléctrico?

4. Un Resistor de 10 ohm, se conecta al circuito que a continuación se expone, protegidocon un fusible de 500 mA, determine si el fusible actuará o no?

5. Mencione, bajo que condiciones el fusible de protección actuará. Para dar respuesta aello, refiérase al comportamiento de cada interruptor.

6. Los resistores R1 = 8 Ω y R2 = 12 Ω, están conectados en paralelo. En serie a estosestá el resistor R3 =25,2 Ω. La tensión en los bornes es de 30 V. Dibuje el circuito yCalcule los valores que faltan.

7. Los resistores R1 = 60 Ω y R2 = 240 Ω están conectados en serie. En paralelo a estos,está el resistor R3 = 600 Ω. La tensión de la red es de 220 V. Dibuje el circuito y Calculelos valores que faltan para completar el circuito.

8. La rama de resistores R1 = 80 Ω y R2 = 140 Ω están conectados en serie entre si; y enparalelo a la rama de resistores R3 = 20 Ω y R4 = 60 Ω que también están conectadosen serie La tensión de la red es de 24 V. Dibuje el circuito y Calcule los valores quefaltan para completar el circuito.

Introducción:En los últimos años la investigación de la física del estado sólido de la

materia, ha provisto a los científicos de los conocimientos necesarios para producirnuevos dispositivos electrónicos, los semiconductores que ocupan hoy día un lugarde prominencia en el mundo de la electrónica.

Componentes prácticamente desconocidos hace treinta años, surgenhoy, desplazando a las válvulas de vacío (tubos) de funciones que hasta hace pocose creían de su exclusiva propiedad.

Para el estudio y comprensión de los fenómenos que ocurren endispositivos semiconductores, es necesario conocer algunos detalles del mundoatómico, como por ejemplo:

• Su estructura• Propiedades de las partículas que lo Integran

El ATOMOModelo atómico de BOHN

NUCLEO K L M N O P QFig.1

El componente fundamental de la materia, es decir, de todo lo que nosrodea, es el átomo que se le asigna una estructura como lo indica la Fig. (1),compuesto de un núcleo, el que contiene partículas llamadas:

TEMA 1 La Estructura Atómica

PROTONES:POSEEN CARGAELÉCTRICAPOSITIVA (+)

NEUTRONES: NO POSEENCARGA, SON

ELÉCTRICAMENTENEUTROS

ELECTRONES: POSEENCARGA ELECTRICA NEGATIVA(-), GIRAN ALREDEDOR DELNUCLEO

- Protones: Carga eléctrica positiva (+) de masa mayor que elneutrón.

- Neutrones: Sin carga eléctrica, menor masa y más inestable- Alrededor del núcleo giran partículas llamadas electrones, de

carga eléctrica negativa (-), constituyen el elementofundamental de la electricidad.

Propiedades del átomo

1) Los protones que poseen carga eléctrica positiva de igual magnitud que la delelectrón, son aproximadamente 1800 veces más pesado.

2) Un átomo normal, el número de electrones que giran alrededor del núcleo, esigual al número de protones, y por ello se dice que un átomo es eléctricamenteneutro.

3) Debido al movimiento de rotación de los electrones alrededor del núcleo a,actúa sobre él una fuerza centrífuga que trata de alejarlos del núcleo. Estafuerza se equilibra con la fuerza de atracción del núcleo lo que mantiene alelectrón en una órbita estable.(Fig. 2)

4) Todo lo que nos rodea, es decir, todos los materiales que forman nuestromundo diario, están formados por aproximadamente 100 sustancias básicas oelementos.

Ejemplo:H , Ca , N , O , K , Cl , Cu, Na, etc

O bien una combinación de dos o más elementos básicos

Ejemplo: Agua, Sal, Acero, Bronce, etc.

5) Cada elemento básico posee una cantidad diferente de electrones girandoalrededor del núcleo, en diferentes órbitas que se designan con las letras:

K, L, M, N, O, P, Q

La órbita más cercana al núcleo es la capa K; y la mas alejada del núcleo sedesigna con la letra Q.La última capa u orbital de un átomo se denomina capa de valencia.Un átomo que posee en su última capa un número máximo de 8 e-, esteelemento se comporta como un aislador.

Ejemplo:

Gases Nobles como el Neón, Argón,. Kriptón, etc.

Aquellos átomos que poseen 1, 2 o 3 electrones en el último orbital son buenosconductores.

Ejemplo:

Oro, Plata, Cobre, etc.

Los átomos que poseen 4 electrones en su ultimo orbital se denominan semiconductores.

Ejemplo:

Germanio, Silicio, etc.

6) Los electrones ubicados en la última capa, son los que determinan laspropiedades químicas y eléctricas de un elemento y se denominan electronesde valencia y la capa que los contiene capa de valencia.

7) Sobre la capa de valencia existen niveles vacantes en las que se denominanniveles de excitación.

• Banda de valencia: Es la zona en que los electrones se encuentransemilibres.

• Banda de conducción: Es la zona donde los electrones seencuentran con la suficiente energía como para moverse librementeen una estructura cristalina.

• Banda prohibida: Zona cerrada al paso libre de los electrones entrelas bandas de conducción y de valencia.

Para que los electrones de la banda de valencia puedan servir como portadoresdeben pasar a la banda de conducción, ello implica entregarles una cierta cantidadde energía, que puede tener la forma de calor, luz, radiaciones, etc. La magnitudde dicha energía es igual a la altura de la banda prohibida. Se mide en eV. (1 eV =1,6 1019 Joules)

Conductores: El cobre es un buen conductor eléctrico, la razón es evidente si setiene en cuenta su estructura atómica. El núcleo o centro del átomo contiene 29protones (cargas positivas). Cuando un átomo de cobre tiene una carga neutra, 29electrones (cargas negativas) se disponen alrededor del núcleo, los electrones endistintos orbitales, llamados capas o niveles de energía

La parte interna: En la electrónica, lo único que importa es el orbital exterior, elcual se denomina orbital de valencia. Es este orbital exterior el que determina laspropiedades eléctricas del átomo.

Electrón libre: Como el electrón de valencia es atraído muy débilmente por laparte interna del átomo, una fuerza externa puede arrancar fácilmente esteelectrón, al que se conoce como electrón libre y por eso mismo, el cobre es unbuen conductor. Incluso la tensión o fuerza mas débil puede hacer que loselectrones libres de un conductor se muevan de un átomo al siguiente.Los mejores conductores son: El Oro, la Plata, el Cobre, el Eridio, etc.

Semiconductores: Los mejores conductores (Plata, Cobre, Oro) tienen unelectrón de valencia mientras que los mejores aislantes poseen ocho electrones devalencia. Un semiconductor es un elemento con propiedades eléctricas entre las deun conductor y las de un aislante (Germanio Silicio)

Ejemplo:

Un átomo de Silicio tiene 14 protones y 14 electrones. En el primer orbitalposee 2 electrones y el segundo 8 electrones.Los 4 electrones restantes se encuentran en elorbital de valencia, como lo indica la figura 5, laparte interna tiene una carga resultante de + 4porque contiene 14 protones en el núcleo y 10electrones en los dos primeros orbitales.

Los 4 electrones de valencia nos indica queel silicio es un semiconductor.

La siguiente tabla, nos indica como se estructurala configuración electrónica de cualquier átomo ycon ello es posible determinar la cantidad deelectrones presentes en cada uno de susorbitales.

Ejemplo de determinación de características eléctricas de un elemento.

En primer Lugar, buscamos en la tablaperiódica sus características atómicas.

Donde por ahora, sólo nosinteresa su Número Atómico,que es sinónimo del Número deElectrones que este elementocontiene.

Z=12

3p63s22p62s21s2

Cristales de silicio: Cuando los átomos de silicio se combinan para formar unsólido, lo hacen en una estructura ordenada llamada cristal. Cada átomo de silicio(Si) comparte sus electrones de valencia con los átomos de silicio vecinos de talmanera que suman 8 electrones en el orbital de valencia.

2e

3p3s2p2s1s 62622

2e

4e

6e

10e

2e

12e

Como hemos llegado alnumero de electrones onúmero atómico, debemosdetener nuestra iteración.

Por definición, los elementosquímicos que contienen 1, 2 o 3electrones en su último orbital,son buenos conductores, por

ende, MAGNESIO ES UNBUEN CONDUCTOR, sin

embargo, no es utilizado demanera práctica, debido a su

escasez a diferencia del cobre.

¿Cuántos Electrones nosquedan en el últimoorbital?Resp: 2 Electrones

Enlaces covalentes: Cada átomo vecino comparte un electrón con el átomocentral, de esta forma el átomo central parece tener cuatro electrones adicionales,sumando un total de ocho electrones en su orbital de valencia. En realidad, loselectrones dejan de pertenecer a un solo átomo, ya que cada átomo central y susvecinos comparten electrones y así sucesivamente dentro de la estructuracristalina.

Semiconductores Intrínsecos: Un semiconductor intrínseco es unsemiconductor puro. Un cristal de Si o Ge es un semiconductor intrínseco si cadaátomo del cristal es un átomo de la misma especie. A temperatura ambiente, uncristal puro de Si o Ge se comporta mas o menos como un aislante ya que tienesolamente unos cuantos electrones libres y sus huecos correspondientes,producidos por la energía térmica que posee dicho cristal.

Dos tipos de semiconductores extrínsecos: Un semiconductor se puede doparpara que tenga un exceso de electrones libres o un exceso de huecos. Debido aello existen dos tipos de semiconductores dopados.

Semiconductor extrínseco del tipo N: Al silicio o germanio que ha sido dopadocon una impureza pentavalente se llama semiconductor extrínseco tipo N, donde Nhace referencia a negativo. En un semiconductor extrínseco del tipo N como loselectrones superan a los huecos reciben estos el nombre de portadoresmayoritarios, mientras que los huecos reciben el nombre de portadoresminoritarios.(Fig. 9)

Semiconductor extrínseco del tipo P: El silicio o germanio que ha sido dopadocon impurezas trivalentes se llama semiconductor extrínseco tipo P, donde P hacereferencia a positivo. Como el numero de huecos supera a los electrones libres, loshuecos reciben el nombre de portadores mayoritarios y los electrones se lesdenomina portadores minoritarios.(Fig. 10 )

Características de la unión pn: (El diodo no polarizado) Por si mismo un cristalsemiconductor del tipo P o N tiene la misma utilidad que una resistencia decarbón; Pero ocurre algo nuevo cuando un fabricante dopa un cristal de la formaque una parte sea tipo P y la otra sea tipo N. La separación o frontera física deesta se llama unión pn. La unión pn tiene propiedades tan útiles que ha propiciadotoda clase de inventos, entre los que se encuentran los diodos, transistores ycircuitos integrados.(Fig.11) Comprender la unión pn permite entender toda clase de dispositivosfabricados consemiconductores.

En el cristal pn se va a producir una difusión de portadores mayoritarios en ambaszonas. Los electrones de la zona N pasaran a la zona p y los huecos de la zona Ppasaran a la zona n cruzando la unión. Esta difusión de produce debido a que loselectrones tienden a llenar los huecos adyacentes a la unión, dejando a su vez unazona de huecos en la posición original, la difusión se manifiesta en los ladosadyacentes de la frontera y se denomina zona de transición.(Fig. 12)

Debido al proceso de difusión, se produce una concentración de cargas opuestas aambos lados de la unión, cargas negativas en la zona P y cargas positivas en lazona N, siendo cerca de la unión, mayor la concentración de cargas opuestas. Por la concentración de cargas opuestas se genera un campo eléctrico y unadiferencia de potencial que se conoce como barrera de potencial. La barrera de potencial detiene el proceso de difusión de portadores. Lacarga negativa concentrada rechazará a los electrones que intenten pasar, loscuales no tendrán la suficiente energía para saltar la barrera.(Fig. 13) El campo eléctrico entre los iones es equivalente a una diferencia depotencial llamada barrera de potencial. La barrera de potencial es del orden de los(mV) y dependerá de los valores de temperatura y de la naturaleza del cristal. La barrera de potencial es aproximadamente de 0,3 V para diodos deGermanio y de 0,7 V para diodos de Silicio.

Polarización directa: Se ve una fuente de corriente continua conectada a undiodo. El terminal negativo de la fuente esta conectado al material tipo n y elterminal positivo al material tipo p. Esta conexión se llama polarización directa. Eneste caso existe una inyección de portadores mayoritarios por la diferencia depotencial aplicada, con lo cual se reduce la barrera de potencial y se produce laconducción. (flujo de electrones) (Fig. 14)

Polarización inversa: Si se invierte la polaridad de la fuente de continua,entonces el diodo quedara polarizado en inversa. Al revés de la situación anterior,los portadores mayoritarios son atraídos por el potencial contrario aplicado en susextremos, lo cual hace que aumente la barrera de potencial; por lo tanto, loselectrones no tendrán la suficiente energía para atravesar la barrera y la corrienteserá prácticamente nula. Esta conexión se denomina polarización inversa.(Fig. 15)

Los fenómenos anteriormente mencionados corresponden al funcionamiento de undiodo de unión cuyo símbolo se muestra a continuación:(Fig. 16)

La barrera de potencial y la temperatura: La temperatura de la unión es latemperatura dentro del diodo, exactamente en la unión pn. La temperaturaambiente es diferente, es la temperatura del aire fuera del diodo. Cuando el diodoesta conduciendo, la temperatura de la unión es mas alta que la temperaturaambiente a causa del calor creado en la recombinación. La barrera de potencialdepende de la temperatura creada en la unión. Un incremento en la temperaturade la unión crea mas electrones libres y huecos, que se difunden en la zona dedeplexion. Esta se estrecha lo que significa que hay menos barrera de potencial atemperaturas altas en la unión.

Gráfica de un diodo Real

& Actividad de síntesis.

1. ¿A que nos referimos cuando un átomo es neutro?2. ¿Qué diferencia la banda de conducción con la banda prohibida?3. ¿Qué condiciona que un material sea Conductor?4. ¿Qué condiciona que un material sea Semiconductor?5. ¿Qué ocurre con los electrones de los átomos en un enlace covalente?6. ¿De qué se compone un Diodo?7. Determine en el siguiente circuito, si al cerrar el interruptor, el diodo 1N4007,

permitirá el encendido de la lámpara.

8. Clasifique de acuerdo al electrón de valencia, los siguientes elementosquímicos, como CONDUCTORES, AISLANTES O SEMICONDUCTORES.

Símbolo Nombre CaracterísticaLiWAgPb

9. ¿Puede el Xenon (Xe), utilizarse como conductor en la instalación eléctrica deun automóvil?. Argumente su respuesta, determinando su característicaeléctrica por electrones de valencia y el tipo de elemento al que corresponde.

10. Si el diodo del ejercicio Nro 7 fue construido de Silicio, ¿Cuánta es latensión mínima que se requiere en la fuente de alimentación para que éstecomience a conducir en la eventualidad de estar correctamente polarizado.

11. Basándose en el supuesto anterior, pero con un diodo de Germanio.

12. Si observamos la curva del diodo, ¿que ocurre con la conducción el enpunto en donde la tensión es de 0,7V?

I. Rectificadores.

La función del rectificadores transformar lacorriente alterna encontinua, la mayoría delos dispositivoselectrónicos, televisores,equipos estereos ycomputadores necesitande una corrientecontinua. Dentro de las fuentes de potencia hay circuitos que permiten que lacorriente fluya en un solo sentido, estos son los llamados rectificadores, queestudiaremos a continuación:

a)Rectificador de media onda: El siguiente circuito nos muestra un rectificadorde media onda (Fig. 18).

TEMA 2 El Diodo y sus Aplicaciones

Ejercicio: ¿Cuáles son las tensiones de pico en la carga y la tensión continua enla carga?. El transformador tiene una relación de espiras de 5:1. (Esto significa quela tensión r.m.s. del secundario es un quinto de la tensión del primario),VP=120 V.

Solución:

• VVV 245

1202 ==

Y la tensión de pico en el secundario es:

• VVVp 34707,0

24==

Con un diodo ideal, la tensión de pico en la carga es:

• VoutVp 34)( =

La tensión continua en la carga es:

• VVVpVdc 8,1034===

ππ

La tensión de pico en la carga es:

• VVVoutVp 3,337,034)( =−=

La tensión continua en la carga es:

• VVVpVdc 6,103,33===

ππ

b)Rectificador de onda completa: En este tipo de rectificadores la corriente decarga rectificada circula durante ambas mitades de los ciclos, a continuaciónveremos un puente rectificador de onda completa:(Fig.19)

Valor de continua o valor medio en un rectificador de onda completa, esta señaltiene el doble de ciclos positivos, como lo visto en la grafica, por lo tanto el valordel voltaje rectificado es (VD):

πVpVdc ×

=2

El valor de la corriente media en rectificador de onda completa es:

πIpIm

×=

2

A la salida de un rectificador se obtiene una tensión continua pulsante, paramejorar esta señal y dejarla lo más cercano a una señal continua pura, se utilizanlos filtros.

Existen diferentes tipos de filtros, como son:

• Filtros capacitivos (condensadores)• Filtros inductivos (bobinas)• Filtros inductivos - capacitivos, ambos o una mezcla de ambos.

Uno de los mas usados es el filtro capacitivo, que a continuación daremos aconocer brevemente:

El filtro de condensador en la entrada: Este filtro genera una tensión de salidacontinua igual al valor de pico de la tensión rectificada. Este tipo de filtros es muyusado en fuentes de alimentación y alternadores.

La siguiente figura nos muestra la forma de conectar el condensador: (Fig. 20)

En los filtros de onda completa el rizado de pico a pico se corta por la mitad, comose observa en la figura.(Fig. 21 a-b) Cuando una tensión de onda completa seaplica a un circuito RC, el condensador solo descarga la mitad del tiempo. Por lotanto, el rizado de pico a pico tiene la mitad de tamaño que tendría con unrectificador de media onda, la señal con el condensador mejora notablemente. Elfuncionamiento del condensador consiste en lo siguiente: Este se carga a través de la tensión continua pulsante que entrega elrectificador, (diodo abierto) una vez que el condensador almacena el valor máximode tensión comienza su descarga, hasta que nuevamente la tensión continuapulsante alcanza el valor del condensador comenzando nuevamente su descarga.

Se puede calcular el voltaje de rizado de pico a pico de cualquier filtro concondensador a la entrada:

fCIVr =

Donde:

• Vr = Tensión de rizado pico a pico (V)• I = Corriente por la carga en continua (A)• f = Frecuencia de rizado (Hz)• C = Capacidad (F)

El diodo además de rectificar, se puede utilizar como elemento deprotección como por ejemplo para asegurar el paso de corriente en un solo sentidoen un alternador o batería:(Fig. 22)

Otros tipos de diodos

Diodo Zener: Es un diodo de fabricación especial de silicio que se ha diseñadopara que funcione en la zona de ruptura, llamado a veces diodo de avalancha, eldiodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión. Estos son circuitosque mantienen la tensión casi constante con independencia de que se presentengrandes variaciones de la tensión en la red y la resistencia de carga. A continuación veremos su símbolo y grafica de trabajo: (Fig.23)

Regulador zener: El diodo zener es un elemento estabilizador de tensión(regulador de tensión) porque para pequeños márgenes de variación de tensión,trabaja con variaciones importantes de corriente. Para asegurar que el diodo zenertrabaje como estabilizador de tensión se deben cumplir las siguientes condiciones:

• Este diodo debe ser alimentado por una corriente inversa no inferior a Iz.Mínimo (Iz min.), dato entregado por el fabricante.

• No se debe sobrepasar en ningún caso la corriente del zener máxima (Izmax.) ya que puede producir daños en el componente.

Ahora la potencia del zener se calcula por:

VzIzPz ×= .max

Por lo tanto:VzPzIz =max

El Iz min. se calcula y es igual al 10% de Iz max.

Por lo tanto:2

minmax IzIzIztrabajo −=

Diodo Led (emisor de luz): En un LED con polarización directa los electroneslibres atraviesan la unión y caen en los huecos.Como caen de niveles energéticos altos a nivelesbajos, emiten energía. En diodos normales estaenergía se disipa en forma de calor, pero un LEDlo hace en forma de luz. Los LED necesitan muypoca tensión, tienen una larga vida y conmutanmas rápido.

Su símbolo y forma real se muestra a enlas imágnes de los costados.

El diodo LED posee el mismo funcionamiento que el diodo común, sin embargocuando se produce la difusión de portadores mayoritarios a través de la unión,estos entregan energía en forma de luz.

Estos elementos necesitan de un voltaje de polarización de entre 1,5 a 2 (V) y unacorriente de trabajo entre 15 a 20 (mA) y pueden ser de color rojo, verde,amarillo, naranjo, etc. Este tipo de diodo se construye con materialessemiconductores semitransparentes a la energía luminosa, como por ejemplo deArsénico y Galio.

Fotodiodos: (Receptor de luz), este componente recibe luz con lo cual loselectrones Libres tienen la energía suficiente para poder traspasar la unión yconducir. Cuanto mayor intensidad de luz incida sobre la unión, mayor será lacorriente inversa en el diodo. Un foto diodo es un diodo cuya sensibilidad a la luzes máxima. Se debe polarizar en forma inversa y en los fotodiodos típicos lacorriente inversa es del orden de decenas de microamperios.Se pueden utilizar para captar señales ensensores ópticos o medir velocidadesangulares en motores. Su símbolo se muestra a laderecha, en la figura 28.

& Actividad de síntesis

Circuito A

1. Usando el circuito A, determine los valores de Id, Vd y Vr. Donde Vcc= 5 Volts,R1= 2,2 K

2. Repita el ejercicio anterior, esta vez utilizando resistencias con los siguientesvalores R1= 0,47 K y R1= 0,18 K

3. Para el diodo de silicio que se presenta en elsiguiente circuito, determine el nivel de Id,Vd y Vr. Desarrolle el mismo analisisutilizando el modelo ideal de diodo.

4. Determine la corriente I para cada una de las configuraciones que sepresentan.

5. Determine el valor de Vo para cada red de la figura:

6. Diseñe un cargador de batería simple, que permita cargar una batería de 12V.Para ello, se dispone de un transformador de 12V, un puente rectificador deonda completa y un interruptor del tipo N.O.

7. Diseñe un sistema de alimentación que permita suprimir el uso de pilas en undiscman, que utiliza dos de ellas. La corriente máxima que éste consume es de300mA.

8. Un joven estudiante de Electrónica, desea construir una fuente de alimentaciónpara llevar a cabo los respectivos ensayos de laboratorio. Dispone de un

transformadorcomo el que acontinuación semuestra (consalidasmúltiples), unconmutador de 4posiciones, unpuenterectificador

(rectificador de onda completa), uncondensador electrolítico de 1000 uF.Determine las tensiones de salida,conseguidas con cada una de lasconmutaciones.

9. Se dispone de un Led Rx infrarrojo, un set de resistencias de 100, 220 y 330ohm respectivamente y una fuente de tension de 9 V y un Led de color Rojo.Diseñe un sistema o circuito que permita verificar si los Led Tx de los controlesremotos se encuentran en buen estado.

En muchos casos es necesario llevar a cabo la eliminación de baterías debido al costoasociado que tiene su adquisición. A continuación conoceremos una alternativa paraacceder al reemplazo de éstas, con lo cual nos permitirá ahorrar el costo que estas tieneny la incomodidad generada por estas.

En el ámbito de la electrónica, a diario nos encontramos en forma cotidiana con lanecesidad de tener un sistema de alimentación eléctrica, que sea lo mas exacta y estable,existiendo diversos circuitos y configuraciones que nos ofrecen alternativas, quesatisfacen dicha situación

Reguladores integrados

Todo dispositivo electrónico, desde una supercomputadora hasta un simple destellador,debe necesariamente poseer una parte escencial para su funcionamiento una fuente dealimentación de buena calidad. En efecto, diseñada y realizada de mil formas distintas,siempre se encuentra presente en todo equipo electrónico cualquiera sea su uso ocomplejidad. Es por esto que a la hora de realizar cualquier circuito electrónico práctico, eldiseñador debía necesariamente realizar una fuente de alimentación acorde a lasnecesidades del circuito. La mayoría de las veces se le exigía a ésta que mantuviera latensión de salida constante para cualquier condición de uso. En muchas ocasionesdiseñar tal fuente resultaba una tarea bastante difícil y tediosa. Se debían asumircompromisos que relacionaban la complejidad del diseño con la estabilidad del mismo.Así, por ejemplo, una pequeña fuente que requería pocos componentes presentaba unaregulación pésima, mientras que una que ofrecía una buena estabilidad, precisaba unacantidad faraónica de componentes y, por consiguiente, aumentaba el tiempo y el costodel diseño.

Afortunadamente las empresas diseñadoras de componentes han puesto fin a estaperipecias, presentando, hace ya algunos años, los reguladores integrados. Estosdispositivos de gran utilidad aúnan todas las ventajas de una completa fuente dealimentación en un solo encapsulado reduciendo el problema de un buen diseño a unospocos componentes. Veamos, ahora, un poco más en profundidad de qué se trata esto.

Reguladores fijos

En la mayoría de las aplicaciones se requiere una tensión fija y estable de un determinadovalor. La línea de reguladores ideales para este tipo de necesidades es la conocida comoLM78XX. Las primera letras y dos número corresponden a la denominación, mientras quelas dos últimas XX deben ser reemplazados por la tensión de salida requerida. Lastensiones disponibles de observan en la siguiente tabla:

TEMA 3 Regulación de tensión.

Cada uno de estos dispositivos posee sólo tres terminales, una corresponde a la entradade tensión no regulada, otra es la salida regulada y la restante es la masa común aambas. En cuanto al encapsulado, conviene aclarar que, si bien están disponibles envarios tipos, generalmente se los suele encontrar en el encapsulado del tipo TO-220. Resumiendo, y para comprender completamente la simplicidad de una fuente dealimentación de este tipo, sólo basta observar el diseño de la siguiente figura:

Como se observa, sólo fueron agregados dos capacitores al circuito integrado.Expliquemos la función de cada uno de ellos. C1, que se halla a la entrada del regulador,filtra la tensión de posibles transistorios y picos indeseables, mientras que C2, que seencuentra a la salida, disminuye la tensión de rizado de salida, a la vez que evitaoscilaciones. En cuanto a la tensión de entrada, se puede mencionar que es de una rango muy amplio,como se aprecia. Por ejemplo, si el regulador elegido es uno de nueve voltios (LM7809),la tensión de entrada podrá ser de entre 12 y 39 voltios. Para realizar una fuente de alimentación fija completa, observemos la figura siguienteque constituye sólo una modificación de la anterior:

Codigo Tensión de salidaLM7805 5 VoltiosLM7806 6 VoltiosLM7808 8 VoltiosLM7809 9 VoltiosLM7812 12 VoltiosLM7815 15 VoltiosLM7818 18 VoltiosLM7824 24 VoltiosLM7830 30 Voltios

En este diseño partimos directamente de la tensión alterna de red (220v ó 110v dependedel país), para lograr una tensión perfectamente estable. Primeramente, como es lógico,la tensión es reducida hasta una valor manejable por un transformador. Luego, estatensión alternada de bajo valor es rectificada por el puente D1, obteniéndose así unaseñal de onda completa. Después la señal se filtra por medio de C1 consiguiéndose deesta forma una tensión continua no estabilizada, que es inyectada al circuito anterior parasu regulación.

& Actividad de síntesis

1. Para el circuito que se muestra a continuación, asumiendo que el dispositivo esdel tipo LM7812, determine:

a) Tensión después de rectificar, si el transformador entrega 13 V.

b) Tensión después de filtrar.

c) Gráfico de la forma de onda de la tensión filtrada.

d) Corriente de la carga, asumiendo, que ésta corresponde a una carga resistiva

de 45 Ohm.

e) Plantee modificaciones para que el circuito quede protegido contra tensiones

inversas.

f) Plantee modificaciones para que el circuito regule a 6,2 V, si el regulador es del

tipo LM 7805.

En 1951 William Schockley invento el primer transistor de unión, un dispositivosemiconductor que permite amplificar señales electrónicas tales como señales deradio y de televisión. El transistor ha llevado a crear muchas otras invencionesbasadas en semiconductores, incluyendo el circuito integrado (CI), un pequeñodispositivo que contiene miles de transistores miniaturizados. Existen dos familiasde transistores:

• Transistores unipolares• Transistores bipolares

Esta clasificación se basa en el tipo de portadores de carga (electrones yhuecos) que intervienen en su proceso de conducción.

& Transistor bipolar: El transistor tiene tres zonas de dopaje, como semuestra en la siguiente figura (Fig. 30). La zona inferior se denominaemisor, la zona central base y la zona superior es el colector.

TEMA 4 El Transistor Bipolar

Este componente es de estructura simple y debe cumplir con ciertos requisitos dedopado y de dimensiones características que hacen que el dispositivo no secomporte simplemente como dos diodos. Su función es que el emisor emite captadores de carga, el colector losrecoge y la base controla el paso de esos portadores de cargas. El emisor esta fuertemente dopado. Por otro lado, la base esta ligeramentedopada. El nivel de dopado del colector es intermedio, entre los dos anteriores.Físicamente el colector es la zona mas grande de las tres.

Modo de funcionamiento:

Principio de funcionamiento del transistor: En la Fig. 32 se muestra elfuncionamiento de un transistor NPN en zona activa:

Los datos de inicio, para explicar la Fig. 32 son los siguientes:

Emisor: Muy contaminado. (muchos portadores mayoritarios, electrones)Base: Poco contaminado (pocos portadores mayoritarios, huecos) estrechotamaño.Colector: Medianamente contaminado de tamaño amplio.

Con la polarización directa de la unión base emisor, muchos electrones del emisorirán a la base a recombinarse con los huecos de la base y viceversa. Aquí seencuentran con la primera dificultad y es que la base está poco impurificada(dopada) y existen pocos huecos para que se puedan recombinar, los que lo logranforman una pequeña corriente denominada corriente de base.Los electrones llegados del emisor y no recombinados saturan a la base (tamañoestrecho) lo que produce una corriente de difusión entre base y colector. Comoesta unión está polarizada en forma inversa, los electrones son extraídos por elcampo eléctrico. Por lo tanto la unión base colector reúne los portadores que emitela unión base emisor comportándose como un generador de corriente entre emisory colector. Aproximadamente solo un 5% de la corriente emitida va a la base y un95% al colector.En resumen, el emisor emite portadores, el colector los recoge y la base controla elpaso de esos portadores de carga. La poca corriente de base es controlada por latensión base - emisor.

Configuraciones de un transistor: Estas configuraciones dependen del terminalque se elija común a la entrada y a la salida del transistor:

Relaciones de corriente en un transistor: Recuérdese que la ley de lacorrientes de Kirchhoff. Establece que la suma de todas las corrientes que ingresana un nudo o unión es igual a la suma de todas las corrientes que salen de esenudo:

BCE III +=

Ahora la relación se conoce como la ganancia de corriente de un transistorporque una pequeña corriente de base produce una corriente mucho mayor decolector:

B

C

II

=β

Ejercicio: Un transistor tiene una corriente de colector de 10 mA y una corrientede base de 40 A. ¿Cual es la ganancia de corriente del transistor?

Solución:

• 2504010

==A

mAµ

β

Funciones principales de un transistor: En lo que respecta al automóvil sedestaca la importancia del transistor en la utilización como rele y amplificador.

Como interruptor: Para que funcione de esta forma basta con polarizar la basedel transistor, a través de una débil tensión o polarización para conseguir el pasode una alta corriente entre emisor y colector. La gran ventaja en este caso conrespecto a un rele mecánico, es que el transistor no posee contactos ni resortes omecanismos que se deterioren con el tiempo producto de los movimientos latemperatura y que fácilmente pierden sus cualidades iniciales.

Basado en éste principio, el transistor tiene un amplio campo de aplicaciónen el automóvil y un ejemplo de ello es la Fig.34 que nos muestra un sistema deencendido transistorizado:

Funcionamiento: La corriente principal proviene de la batería (A) y pasa altransistor (T), si los contactos del ruptor (platinos) se encuentran abiertos, por locual se produce una interrupción en el paso de la corriente de base, de modo queel transistor queda bloqueado. Cuando los contactos (P) se unen, polarizan a masa(corriente negativa), la base del transistor y entonces éste se vuelve conductor,dando paso a la corriente al primario de la bobina de encendido (B). El primario dela bobina se alimenta y cuando se produzca la nueva separación de los contactos,el transistor se bloquea y se induce una corriente de alta tensión en elarrollamiento secundario de la bobina, lo que produce la chispa en la bujía.

En el caso de la figura dibujada se observa que el transistor trabaja comoun rele, porque una pequeña corriente de base permite el paso de una corrientemayor entre emisor y colector.

Como Amplificador: Éstos se utilizan cuando se trata de recibir señalesprocedentes de sensores o captadores, las cuales trabajan con señales muy bajas.Para que éstas señales puedan ser incorporadas a dispositivos electrónicos tales

como cajas de encendido, microprocesadores de las unidades electrónicas decontrol de inyección de gasolina, deben ser amplificadas.

En resumen un amplificador ese un dispositivo por medio de el cual unadébil corriente producida por una fuente hace provocar una fuerte corriente en lasalida.

La siguiente Figura (Fig. 35) nos muestra un ejemplo simplificado de cómoun transistor puede realizar las funciones de un amplificador.

La entrada amplificada que proviene de la base del transistor y circulaentre emisor y colector y que puede llegar a ser 100 veces superior. Si se deseaamplificar aun mas se puede aplicar una segunda etapa amplificadora que puedellegar a ser 10.000 veces aumentada la señal de salida. El siguiente circuito,corresponde a la configuración Emisor Común.

Características de un amplificador

• La señal de salida debe tener la misma forma que la entrada (Amplificadorlineal).• Requerimientos de ganancia• Alta impedancia de entrada• Baja impedancia de salida• Buen comportamiento con la frecuencia

La siguientes curvas, nos indican como debe comportarse un amplificadortransistorizado, de modo que la señal de entrada tenga una excursión sinsaturaciones. En el caso de los equipos de audio, la saturación, esta se percibecon un zumbido molesto en los tonos de mayor amplitud.

Para que el transistor funcione, debemos polarizarlo, para ello se hace uso de lasresistencias R1 y R2, presentes en el modelo anteriormente indicado

Las ecuaciones asociadas a su característica son las siguientes, acompañadasnuevamente con el modelo:

R`L, representa a la resistencia que alimenta todo el sistema de amplificación.

RB, representa la reducción del modelo resistivo del resistor de control decorriente de base.

Av, representa la ganancia de tensión del sistema, o sea cuantas veces la señalde tensión de entrada, es amplificada.

hie, es la impedancia de entrada del transistor, lo indica el fabricante.

Hfe, es el valor de la ganancia de corriente de transistor, al igual que en el casoanterior, lo indica el fabricante.

Ri, Corresponde a la resistencia de entrada el sistema, valor que nos condicionala calidad del amplificador.

Para entender el concepto de impedancia de entrada, nos basaremos en elsiguiente ejemplo, en donde el valor de tensión de Zin, será el valor que realmentese amplificará.

Caso 1.

El valor de Rf, corresponde a un valor resistivo propio de cada sistema de

alimentación, es inevitable tenerlo, se encuentra en un micrófono del cual

deseamos amplificar su sonido recibido, se encuentra en una sonda lambda, que

nos entrega tensión en función de los gases de escape de un motor de

combustión interna, o bien en cualquier sistema generador de señal.

Ahora bien, si obtenemos matemáticamente el valor de Vout, notaremos, que la

señal de 20mV, que deseamos amplificar, para el sistema, solo equivaldrán

10mV, ya que la tensión que este “ve” (o recibe), será la tensión presente en su

resistencia de entrada (Ri) .

Caso 2.

Repitiendo el procedimiento anterior de determinación de Vout, pero ahora con unvalor de resistencia de entrada un poco mas bajo, notaremos que la tensión queamplificará realmente el sistema será de 0,95 mV.

Caso 3

Al igual que en el caso anterior, obtenemos la tensión Vin, resultando con un valorde 19 mV, que es un valor muy cercano al de la fuente generadora.

POR LO TANTO, UNA DE LAS CARACTERISTICAS DE UN BUENAMPLIFICADOR, SERA PRESENTAR UNA ELEVADA IMPEDANCIA DE

ENTRADA.

Sin embargo, un exceso de ésta, lo hará muy susceptible al ruido, es decir,además de amplificar nuestra señal, amplificará cualquier señal externaindeseable, tales como ruido solar, ruido de un insecto, etc.

Ro, corresponde al valor de la resistencia de salida, que también condiciona lacalidad del amplificador. Mientras mas bajo sea este valor, mejor será la calidaddel amplificador. Conseguir un valor igual a Cero, en el modelo indicado esimposible, debido a que este valor contribuye además a controlar al punto depolarización del dispositivo.

Ai, corresponde a la ganancia de corriente, magnitud que no analizaremos porahora.

& Actividad de síntesis

1. Indique 4 aplicaciones del transistor Bipolar.

2. ¿Cuál es la diferencia entre un transistor NPN y un PNP?

3. ¿Puede en un transistor NPN tener circulación de corriente desde la base alcolector?

4. Diseñe un circuito, en el cual, sea posible emplear el transistor, como interruptorelectrónico.

5. Si un circuito se encuentra polarizado con 10 V, y en la salida de laconfiguración emisor común se mide una tensión de 4 V. ¿En qué zona seencuentra trabajando?.

6. Determine el valor de corriente en el colector, asumiendo que el valor de Beta oHfe en el transistor, es de 100 y el Vled=3V.

7. El siguiente circuito se utilizará para amplificar la señal de audio provenientede una grabadora. A partir de ello, determine cuantas veces será amplificada latensión de entrada del sistema. Asuma que la carga, será un parlante con unaimpedancia o resistencia de 8 ohm. (Para los datos del transistor, utilce losdatos del fabricante.

8. Investigue los datos, del transistor BD135. A partir de ello, determine los valoresque se piden en la tabla.

Tipo de transistor (NPN o PNP)

Corriente máxima de colector

Ganancia de corriente o BetaTension de Colección Emisor en zonade saturaciónTipo de encapsulado

Definición

El concepto original del AO (amplificador operacional) procede del campo de loscomputadores analógicos, en los que comenzaron a usarse técnicas operacionales enuna época tan temprana como en los años 40. El nombre de amplificador operacionalderiva del concepto de un amplificador dc (amplificador acoplado en continua) con unaentrada diferencial y ganancia extremadamente alta, cuyas características de operaciónestaban determinadas por los elementos de realimentación utilizados. Cambiando lostipos y disposición de los elementos de realimentación, podían implementarse diferentesoperaciones analógicas; en gran medida, las características globales del circuito estabandeterminadas sólo por estos elementos de realimentación. De esta forma, el mismoamplificador era capaz de realizar diversas operaciones, y el desarrollo gradual de losamplificadores operacionales dio lugar al nacimiento de una nueva era en los conceptosde diseño de circuitos.

Características ideales de un AOP

a. Resistencia de entradainfinita. b. Resistencia de salidanula.c. Ganancia de tensión infinita.d. Respuesta de frecuencia infinita (CC a infinitos Hz)e. Insensibilidad a la temperatura (DRIFT nulo).

Aplicaciones de los Amplificadores Operacionales

Es muy difícil enumerar la totalidad de las aplicaciones de este circuitodenominado amplificador operacional. De modo general, podemos decir que susaplicaciones están presentes en los sistemas electrónicos de control industrial,en la instrumentación nuclear, en la instrumentación médica (electromedicina obioelectrónica), en los ordenadores analógicos, en los equipos de telecomunicacionesy de audio, etc..

Simbología del AO- A Entrada inversora- B Entrada no inversora- Y Salida.El símbolo de la Figura 1.1. (a) es el más usual.

TEMA 5 EL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

(a) (b)

Descripción de los pines

En la realidad, los AO poseen al menos ocho terminales. Véase la Figura 1.2., en laque tomamos como ejemplo los famosos AO ∝A741 (FAIRCHILD) y LF 351(NATIONAL).

Figura 1.2. Diagrama Amp. Op 741

La descripción de los pines es la siguiente:

1 y 5. Destinados al equilibrio del AO (ajuste de la tensión OFFSET).2. Entrada inversora.3. Entrada no inversora.4. Alimentación negativa (-3V a - 18V).7. Alimentación positiva (+ 3V a + 18V).6. Salida.8. No utilizada.

Encapsulado

En la Figura 1.3. tenemos los tipos más comunes. En la Figura 1.3.(a) presentamosun encapsulamiento plano o “FLAT-PACK” de 14 pines, en la Figura 1.3. (b) otrometálico“METAL CAN” de ocho pines, y, finalmente, en la Figura 1.3. (c) hay dos tipos deencapsulamiento en línea doble o “DIP” (dual-in-line-package). Para todos ellosse muestran las diferentes formas de identificación adoptadas por los fabricantes.

(c) (d)

CONCEPTO DE TENSION OFFSET DE SALIDA

El hecho de que los transistores de la etapa diferencial de entrada del AOP nosean idénticos provoca un desequilibrio interno del que resulta una tensión en lasalida, denominada tensión OFFSET de salida, aun cuando las entradas esténpuestas a tierra. Por este motivo, los pines 1 y 5 del AOP 741 (o 351) estánconectados a un potenciómetro y al pin. ésto permite eliminar la señal de errorpresente en la salida por medio de un ajuste adecuado del potenciómetro. Véase laFigura 1.4. a continuación.

Figura 1.4. Ajuste de tensión offset.

La importancia del “ajuste OFFSET” se aprecia en las aplicaciones en que se trabajacon señales pequeñas (del orden de mV), por ejemplo:

- Instrumentación.- Electromedicina (Bioelectrónica)

Alimentación del Amplificador Operacional

Normalmente losAO estánproyectados paraser alimentadossimétricamente.En algunos casospodemos utilizarlos AO conalimentación única.Existen, incluso,AO fabricadosexpresamente paratrabajar de estamanera (LM 3900-NATIONAL).Cuando nodispongamos defuentes simétricaspodemos improvisarlas utilizando fuentes sencillas, como se indica en la Figura 1.8.En cualquier caso, el punto común de las fuentes era el de tierra (o masa) delcircuito. Todas las tensiones presentes en los terminales del AO tendrán comoreferencia este punto.

SLEW-RATE

Se define el “SLEW-RATE” (SR) de un amplificador como la máxima variación de

tensión de salida por unidad de tiempo. Normalmente viene expresado en V/us.

En términos generales podemos decir que el valor de SR proporciona la velocidad

de respuesta del amplificador. El amplificador será mejor cuanto mayor sea el valor de

SR.

el AOP 741 posee un SR de 0,5 V/us, el LF 351 de 13V/us, y el LM 318 de 70 V/us.“SLEW-RATE” suele traducirse por tiempo de subida, tiempo de respuesta, etc..

SATURACION

Diremos que el AO está saturado cuando, operando en cualquiera de las tres

formas, alcance en la salida un nivel de tensión determinado, a partir del cual la señal

de salida no pueda variar su amplitud.

En la práctica el nivel de saturación es del orden del 90% del valor de | ± Vcc|.

Así, por ejemplo, si alimentamos el AO con ± 15 V, la salida alcanzará una

saturación positiva aproximada de + 13,5 V, y una negativa en torno a -13,5 V.

La siguiente Figura 1.15 representa gráficamente este hecho.

Figura 1.15. Zonas de saturación.

En la Figura 1.16 tenemos una señal senoidal de salida cortada por efecto de

la saturación.

Figura 1.16. Señal distorsionada por efecto de la saturación.

Ruido

Llamamos ruidos a las señales eléctricas indeseables que pueden aparecer en

los terminales de cualquier dispositivo electrónico. Motores eléctricos, líneas de

transmisión, descargas atmosféricas, radiaciones electromagnéticas, etc., son

las principales fuentes de ruidos.

Un método práctico para paliar los efectos de los ruidos en los circuitos

electrónicos consiste en ponerlos a tierra de forma efectiva, así como a los equipos

involucrados. Evidentemente, nos referimos a una puesta a tierra real. (Ver Figura

1.17)

Figura 1.17. Método práctico para paliar efectos del ruido.

La siguiente imagen, muestra un ejemplo de señal de salida, en ausencia de señal deentrada.

ü Actividad Resumen

1. Indique con sus palabras la definición de un Amplificador operacional.

2. Mencione una aplicación práctica para cada una de las características del Amplificador

Operacional.

3. Describa el por que se prefiere un AO en vez de un amplificador transistorizado.

4. Busque en un catálogo técnico, e indique las características de los dispositivos

LM741, LF356, LM339 indicando sus patillas y magnitudes de trabajo eléctricas.

5. Diseñe por completo una fuente de tensión simétrica, que permita alimentar un AO del

tipo LM741.

6. ¿Qué condiciona el SR en un Amplificador Operacional?.

7. Determine la frecuencia máxima de entrada, para desarrollar un trabajo adecuado, si

se dispone de un AO, con un SR de 0,9 V/uS.

8. ¿Qué significa que un amplificador Operacional se Sature en su salida?

Básicamente el AO trabaja de tres formas:

A. Sin realimentación

Denominada también configuración en lazo abierto. La ganancia del AO

viene determinada por el propio fabricante, por tanto, no se tiene ningún control

sobre ella. Este tipo de configuración es muy útil en circuitos comparadores. En la

Figura 1.9. tenemos un AO en lazo abierto. Este circuito es un comparador y se

estudiará más adelante.

Figura 1.9. El AO sin realimentación.

El funcionamiento de un comparador, se describe de la siguiente manera

B. Con realimentación positiva

Este tipo de configuración se denomina en lazo cerrado y tiene elinconveniente de desestabilizar el circuito. Una aplicación práctica de larealimentación positiva se da en los circuitos osciladores. La Figura 1.10 ilustra estaforma de trabajo.

TEMA 6 Aplicaciones Lineales Del Amplificador Operacional

Figura 1.10. El AO con realimentación positiva.

Véase que la salida está aplicada a la entrada no inversora del AO a través de unaresistencia de realimentación Rf.

C. EL SEGUIDOR DE TENSIÓN (BUFFER)

Haciendo en el amplificador no inversor R1 = inf (circuito abierto) y Rf = 0 (cortocircuito)

tendremos:

Este circuito representa una impedancia de entrada muy alta al tiempo queuna impedancia de salida muy pequeña, ya que en este caso es B = 1 (en losanteriores amplificadores el valor de B era menor que la unidad).

El seguidor de tensión se utiliza en las siguientes aplicaciones:

a. Aislamiento de tapas,

b. b. Refuerzo de corriente,

c. Adaptación de impedancias.

De los circuitos con AO, el seguidor de tensión es el que presenta características

más próximas a las ideales en términos de impedancias de entrada y salida.

En algunos casos, el seguidor de tensión recibe la señal a través de una resistencia

en serie, con el terminal no inversor (Rs). Entonces, con el fin de equilibrar la

ganancia y las corrientes, se coloca otra resistencia del mismo valor en el circuito de

realimentación

(Rf). En la Figura 1.29 hemos de tener Rs = Rf, lo que exige que Avf = 1.

Rf

Figura 1.29. El AO como seguidor de tensión con resistencia derealimentación (Rf).

Aplicación práctica de lo que acabamos de decir es el uso del “BUFFER” para adaptar lasimpedancias al conectar un generador de señal con un amplificador de bajaimpedancia de entrada, como ilustra la Figura 1.30.

Figura 1.30. El Amplificador Operacional como BUFFER.

Cuando las señales involucradas

son de amplitud relativamente

alta no es necesario colocar Ro,

por no ser apreciable el error que

se produce.

Una modificación especial del

amplificador no inversor es la etapa

de ganancia unidad mostrada en la figura

En este circuito, la resistencia de entrada se ha incrementado hasta infinito, y RF es cero,

y la realimentación es del 100%. V0 es entonces exactamente igual a Vi, dado que Es = 0.

El circuito se conoce como "seguidor de emisor" puesto que la salida es una réplica en

fase con ganancia unidad de la tensión de entrada. La impedancia de entrada de esta

etapa es también infinita.

Con realimentación negativa (RN)

Es el modo de configuración más importante en circuitos con AO. En la Figura

1.11 tenemos un AOP trabajando de esta manera:

Figura 1.11. El AO con realimentación negativa.

Véase que la salida está aplicada a la entrada inversora del AOP a través de Rf.

Las aplicaciones de los AO con RN son numerosas:

- Amplificador no inversor.

- Amplificador inversor.

- Sumador.

- Amplificador diferencial

- Diferenciador.

- Integrador.

- Filtros activos, etc..

Ejemplo de señal de salida

Obsérvese el siguiente diagrama de señales para este circuito

Por supuesto la rampa dependerá de los valores de la señal de entrada, de la resistenciay del condensador.

Ejemplo de señal de salida

Y puesto que VOUT= - IF RF Sustituyendo obtenemos

Obsérvese el siguiente diagrama de señales para este circuito

SIMBOLO ESQUEMATICO DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL ESTANDAR Y SUUSO

& Actividad de síntesis.

1.¿Por qué no es habitual el uso de la realimentación positiva? ¿Qué AplicaciónTiene?

2.¿Qué significa Adaptar impedancias?

3.

4.

5.Diseñe un Circuito Amplificador a través del uso de amplificadoresoperacionales, con el fin de escuchar la voz proveniente de un micrófono y quepermita amplificar esta señal a lo menos 100 Veces de manera regulable. Sedispone de un Potenciómetro de 100K ohm, un dispositivo LF356 , un sistemade alimentación filtrado.

Un oscilador es un sistema capaz de crear perturbaciones o cambios periódicos ocuasiperiódicos en un medio, ya sea un medio material (sonido) o un campoelectromagnético (ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, rayos X, rayosgamma, rayos cósmicos).En electrónica un oscilador es un circuito que es capaz deconvertir la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo(corriente periódica); estas oscilaciones pueden ser senoidales, cuadradas, triangulares,etc., dependiendo de la forma que tenga la onda producida. Un oscilador de ondacuadrada suele denominarse multivibrador.Por lo general, se les llama osciladores sólo alos que funcionan en base al principio de oscilación natural que constituyen una bobina L(inductancia) y un condensador C (Capacitancia), mientras que a los demás se le asignannombres especiales.Un oscilador electrónico es fundamentalmente un amplificador cuyaseñal de entrada se toma de su propia salida a través de un circuito de realimentación. Sepuede considerar que está compuesto por:

• Un circuito cuyo desfase depende de la frecuencia. Por ejemplo:• Oscilante eléctrico (LC) o electromecánico (cuarzo).• Retardador de fase RC o puente de Wien.• Un elemento amplificador•Un circuito de realimentación.

Osciladores LC

Los osciladores LCson circuitososciladores queutilizan un circuitotanque LC para loscomponentes quedeterminan lafrecuencia. Laoperación del circuitotanque involucra unintercambio de energíaentre cinética ypotencial. La figura 2-4ilustra la operación delcircuito tanque LC.Como se muestra enla figura 2-4a, una vezque la corriente seinyecta en el circuito(instante t1), seintercambia la energíaentre el inductor y el capacitor, produciendo un voltaje de salida de cacorrespondiente (por tiempos t2 a t4) La forma de onda de voltaje de salida semuestra en la figura 2-4b.

TEMA 7 Circuitos Osciladores

La frecuencia de operación de un circuito tanque LC es simplemente lafrecuencia de resonancia de la red LC en paralelo y el ancho de banda es unafunción del Q del circuito.Matemáticamente, la frecuencia de resonancia de un circuito tanque LC con Q =10 se le puede aproximar por

1. Oscilador Hartley. La figura 2-5a muestra el diagrama esquemático de unoscilador Hartley practicado en la parte 1 de este capítulo. El amplificadortransistorizado (Q1) proporciona la amplificación ne- cesaria para una gananciade voltaje de lazo unitaria a frecuencia de resonancia. El capacitor deacoplamiento (Cc) proporciona la ruta para la retroalimentación regenerativa. L 1y C 1 , son los componentes que determinan la fre- cuencia, y Vcc es la fuentede voltaje de c.c.

La figura 2-5b muestra el circuito equivalente en c.c. para el oscilador Hartley. Cces un capacitor de blo- queo que aísla el voltaje de polarización de base de c.c. yevita que haga un corto a tierra a través de L1b. C2 tam- bién es un capacitor debloqueo para evitar que la fuente de voltaje del colector haga corto a tierra a travésde L1a. E l choque de radiofrecuencia (RFC) es un corto en c.c..La figura 2-5c muestra el circuito equivalente de ca para el oscilador Hartley. Cc esun capacitor de acopla- miento de ca y proporciona una ruta de retroalimentaciónpositiva del circuito tanque a la base de Q1. C2 acopla las señales de ca delcolector de Q1 al circuito tanque. El RFC presenta un circuito abierto en ca, enconsecuencia ais- lando la fuente de poder de c.c. de las oscilaciones en ca.

El oscilador Hartley opera como sigue: En el arranque inicial, aparece unamultitud de fre- cuencias en el colector de Q1 y se acoplan a través de C2 dentrodel circuito tanque. El ruido inicial proporciona la energía necesaria para cargarC1. Una vez que se ha cargado parcialmente C1 empieza la acción del oscilador.El circuito tanque solamente oscilará de manera eficiente en su frecuencia deresonancia. Una porción del voltaje del circuito tanque oscilante se deja caer através de L1b y se retroalimenta nuevamente a la base de Q1 donde se ampli-fica. La señal amplificada aparece en el colector 180° fuera de fase con la señal debase. Se realiza un desplaza- miento adicional de fase de 180° a través L1; enconsecuencia, la señal que se retroalimenta nuevamente a la base de Q1 seamplifica y se desplaza en fase a 360°. Por lo tanto, el circuito es regenerativo ymantendrá las oscilacio- nes sin señal de entrada externa.

La proporción de energía oscilatoria que se retroalimenta a la base de Q1 sedetermina por la razón de L1b a la inducción total (L1a + L 1b ) Si seretroalimenta insuficiente energía, las oscilaciones se amortiguan. Si se re-

troalimenta energía en exceso, el transistor se satura. Por lo tanto, la posición deL1 se ajusta hasta que la cantidad de energía de retroalimentación seaexactamente la requerida para una ganancia de voltaje de lazo unitario ycontinuarán las oscilaciones.

2. Oscilador Colpitts. La figura 2-6a muestra el diagrama esquemático de unoscilador Colpitts. La op- eración de un oscilador Colpitts es muy similar a la deHartley excepto que un divisor capacitivo se utiliza en lugar de una bobina especial.Q1 proporciona la amplificación, Cc proporciona la ruta para la retroalimentaciónregenerati- va, L1, C1a y C1b son los componentes para determinar la frecuencia, yVcc es la fuente de voltaje de c.c.La figura 2-6b muestra el circuito equivalente para el oscilador Colpitts. C2 es elcapacitor de bloqueo que evita que aparezca la fuente de voltaje de colector en lasalida. El RFC es nuevamente un corto en c.c.

La figura 2-6c muestra el circuito equivalente de ca para el oscilador Colpitts. Cces un capacitor de aco- plamiento en ca y proporciona la ruta de retroalimentaciónregenerativa del circuito tanque a la base de Q1. El RFC está abierto en ca ydesacopla las oscilaciones a partir de la fuente de voltaje en c.c..La operación del oscilador Colpitts es casi idéntica a la del oscilador Hartley. En elarranque inicial, aparece ruido en el colector de Q1 y suministra energía al circuitotanque, haciendo que empiece a oscilar. C1a y C1b consti- tuyen un divisor devoltaje en ca. El voltaje que se deja caer a través de C1b se retroalimenta a la basede Q1 hasta Cc. Hay un cambio de fase de 180° de la base al colector de Q1 y uncambio de fase adicional de 180° a través de C1. En consecuencia, el cambio totalde fase es de 360° y la señal de retroalimentación es regenerativa. La relación deC1a a C1a + C1b determina la amplitud de la señal de retroalimentación.Con la siguiente fórmula se obtiene una aproximación cercana a la frecuencia deoscilación del osciladorColpitts como vimos en el desarrollo teórico:

Estabilidad de frecuencia

La estabilidad de frecuencia es la habilidad de un oscilador para permanecer auna frecuencia fija y es de máxima importancia en los sistemas de comunicación.La estabilidad de frecuencia a menudo se considera de corto o largo tiempo. Laestabilidad de corto plazo se ve afectada principalmente por las fluctuaciones enlos voltajes de operación de c.c., mientras que la estabilidad a largo plazo es unafunción de la edad de los componentes y los cambios de temperatura así comola humedad del ambiente. En los osciladores de circuito tanque LC discutidosanteriormente, la estabilidad de frecuencia es inadecuada para la mayoría delas aplicaciones utilizadas en radio comunicaciones. Los factores Q de loscircuitos tanque LC son relativamente bajos, permitiendo que el circuito tanqueresonante oscile sobre una amplia gama de frecuencias.La estabilidad de frecuencia se da generalmente como un porcentaje de cambioen frecuencia (tolerancia) del valor deseado. Por ejemplo, un oscilador operandoa 100 kHz con una estabilidad de ±5% operará a una fre- cuencia de 100 kHz + 5kHz o entre 95 y 105 kHz. Las estaciones comerciales de radiodifusión en FMdeben man- tener sus frecuencias portadoras dentro de + 2 kHz de su frecuenciaasignada, que es aproximadamente una tole- rancia de 0.002%. En laradiodifusión comercial en AM, el cambio máximo permisible en la frecuenciaportadora es sólo de + 20 Hz.Varios factores afectan la estabilidad de un oscilador. Los más obvios son aquellosque afectan directamente el valor de los componentes para determinar la

frecuencia. Estos incluyen cambios en valores de la inductancia, capacitancia yresistencia debido a variaciones ambientales en temperatura, humedad y loscambios en el punto de operación en reparo de los transistores así como lostransistores con efecto de campo. También afecta a la estabili- dad con voltajesde lazo en ca en las fuentes de poder de c.c. La estabilidad de frecuencia en lososciladores RC o LC pueden mejorarse enormemente regulando la fuente depoder en c.c. y minimizando las variaciones ambienta- les. También puedenutilizarse componentes especiales independientes de la temperatura.

Las normas han establecido reglas estrictas en relación a las tolerancias de lasportadoras de radio frecuencias. Cada vez que se utiliza el espacio aéreo(propagación de radio en el espacio libre) como el medio de transmisión, esposible que las transmisiones de una fuente puedan interferirse con lastransmisiones de otras fuentes si sus frecuencias de transmisión y los anchos delas bandas de transmisión se traslapan. Por lo tanto, es importante que todas lasfuentes mantengan su frecuencia de operación dentro de una tolerancia específica.

& Actividad de síntesis.

1.Escoja un oscilador y expique brevemente con sus palabras la forma en comofunciona.

2.Determine la frecuencia de oscilación, para un oscilador Tipo Hartley, si sedispone de C=0.1nF y L=1mH. Dibuje el circuito acompañado con todos suscomponentes.

3.Repita el procedimiento, pero ahora, asuma la configuración Colpits.

4.¿Qué aplicación tiene un oscilador?

5.¿Qué entiende por el Factor Q?

6.Diseñe un oscilador para una frecuencia de 1500 Khz. Dibuje el circuito yplantee selectividad de los componentes.

En Electrónica se suelen utilizar soldadores de potencia reducida, ya que generalmentese trata de trabajos delicados. En fontanería, sin embargo, para soldar tubos se usansoldadores de más potencia y candilejas, así como otros sistemas de soldadura.

Se trata de un útil que tiene un enorme campo de aplicación, ya sea para realizar nuevosmontajes o para hacer reparaciones. El soldador debe permitir las operaciones desoldadura con estaño correspondientes a la unión de dos o más conductores, oconductores con elementos del equipo. Debido a su frecuente empleo, el soldador deberápresentar, entre otras características, una gran seguridad de funcionamiento y durabilidad.

En general, se trata de una masa de cobre (punta), que se calienta indirectamente poruna resistencia eléctrica conectada a una toma de energía eléctrica (generalmente elenchufe de 220v). Los tipos que se encuentran generalmente en el mercado puedenclasificarse en soldadores comunes o "de lápiz" y soldadores de pistola.

TIPOS DE SOLDADORES

Éste es el clásico soldador de tipo lápiz, de 30w. Su calentamiento espermanente y posee una alta inercia térmica. Tanto en el momento de lasoldadura como en las pausas de esta labor, el soldador permanece conectado ala corriente eléctrica. Resulta adecuado para trabajos repetitivos y numerosos.

El soldador de la derecha es depistola. La punta se calienta porel efecto de una gran corrienteque pasa por ella (el abultadomango lleva dentro untransformador que la produce).Resulta útil para trabajosesporádicos ya que se calientainstantáneamente. No se usamucho en electrónica porque lapunta no suele resultar lobastante fina y precisa.

ANEXO La Soldadura Electrónica

TIPOS DE SOPORTES O PORTA CAUTIN

Ya que el soldador mantiene la punta caliente (a unos 250ºC aprox), se hace necesario eluso de un soporte donde dejarlo durante el tiempo que no se usa, para evitar quemar lamesa de trabajo. Aquí se ven algunos ejemplos:

fig. 2 fig. 3

fig.1fig. 4 fig.5

1. Soporte típico para soldadores de poca potencia. Tiene esponja.2. Soporte JBC que permite colocar el soldador de dos formas distintas. Tiene

esponja.3. El soporte más sencillo. Puede construirse con un trozo de chapa y una tabla de

madera.4. Soldador con todas las puntas que se le pueden acoplar: punta fina, punta gruesa,

puna para desoldar circuitos integrados e incluso accesorio para desoldar, conpera de goma incluida.

5. Punta fina, ideal para la soldadura en Electrónica.

EL ESTAÑO

En realidad, el término "estaño" se emplea de forma impropia porque no se trata deestaño sólo, sino de una aleación de este metal con plomo, generalmente con unaproporción respectiva del 60% y del 40%, que resulta ser la más indicada para lassoldaduras en Electrónica.

Para realizar una buena soldadura, además del soldador y de la aleación descrita, senecesita una sustancia adicional, llamada pasta de soldar, cuya misión es la de facilitar ladistribución uniforme del estaño sobre las superficies a unir y evitando, al mismo tiempo,la oxidación producida por la temperatura demasiado elevada del soldador. La

composición de esta pasta es a base de colofonia (normalmente llamada "resina") y queen el caso del estaño que utilizaremos, está contenida dentro de las cavidades del hilo, enuna proporción del 2~2.5%.

Aquí se observan las 3 cavidades queforman el "alma" de resina del estaño.La resina resulta de una gran ayudadurante la soldadura.

Éste es un rollo de estaño típico de 500gr., aunque hay rollos más pequeños, yaque no suele resultar muy cómodo sujetarun peso de medio kilo mientras hacemossoldaduras.

La siguiente tabla muestra la potencia a seleccionar con el Cautín o SoldadorAdecuado, en función se su potencia nominal.

POTENCIA

(WATT)

DIÁMETRODE LAPUNTA

(MM)

TEMPERATURA

(ºC)

TIEMPOCALENTAMIENT

O(MINUTOS)

UTILIZACIÓN

30-40 4 500 3 Soldadura en circuito eléctricos,radio y TV con conductores desección inferior a 0,5 mm2. .

60 5.5 500 4 Soldadores en circuitos eléctricos,radio y TV con conductores desección superiores a 0.5 mm2 ybases metálicas de espesor menora los 0.2 mm2.

80 8 500 4 Soldadura y conexionado deconductores entre sí y sobre basesmetálicas con espesor hasta 0.3mm.

100 - 120 10 500 5 Soldadores de conductores entre sícon componentes y sobre chasis.

150 14 500 5 Soldadura sobre chasis o láminasmetálicas de hasta 0.8 mm deespesor, empalmes y bañado deconductores, conexión enpequeños colectores de motoresetc.

200 16 500 5 Soldadura de hilos con seccionesno superiores a los 6 mm2, piezasmetálicas y chapas, bañado depiezas, soldadura de terminales yconectores

Imagen de una Soldadura adecuada.

Imagen de una Soldadura Mal efectuada.

Condensadores cerámicos tipo disco, grupo 1.

Condensadores cerámicos tipo placa, grupo 1 y 2.

SÍMBOLOS ELECTRÓNICOS

TABLERO DE PROTOTIPOS (PROTOBOARD)

El tablero para prototipos o tablero para conexiones es un dispositivo muy ingenioso que nospermite armar y desarmar rápida y fácilmente cualquier circuito electrónico, sin necesidad desoldaduras, y muchas veces sin herramientas. En electrónica, esto es muy útil durante el procesode aprendizaje para hacer experimentos y proyectos en forma provisional.

EL PROTOBOARD

El ensamble de un proyecto electrónico se hace sobre un elemento llamado protoboard o “tablerode prototipos”. Estos tableros están formados por una base de plástico que tiene una serie deperforaciones con una disposición especial. Debajo de estas perforaciones se encuentran unaslaminas metálicas que forman contactos, en donde se unen los diferentes de los componentes delos circuitos. Esta laminas son fabricadas con un metal flexible de berilio – cobre recubierto conplata – níquel, y en algunos casos de oro. El recubrimiento impide que los contactos se oxiden y laflexibilidad del metal permite utilizar cables y terminales de diferente diámetro, sin deformarse.

La tableta experimental esta dividida en cuatro secciones, y cada una de estas seencuentran separadas por un material aislante. Los puntos de cada sección estánconectados entre sital como lo muestrala figura:Las secciones unoy cuatro estánformadas por doslíneas o nodos.Estas sonnormalmenteutilizados paraconectar laalimentación del circuito, y así energizarlo. Por otro lado en las secciones dos y tresse encuentran conectados cinco orificios verticalmente, formando pequeños nodosindependientes unos de otros. Recuerde que la figura muestra como estánconectados internamente los orificios, por lo que no es necesario rehacer estasconexiones.

Forma de Utilizar un Protoboard, y consejos la ensamblar

1. - Un buen consejo eshacer conexión de lasmitades de las seccionesuno y cuatro, tal como lonuestra la figura: así, semantendrá unaconfiguración clara yentendible.

2. - La conexión entre nodos se hace mediante alambres, los cuales deben de ser lo mascorto posible, a fin de evitarproblemas de ruido en el circuito.En lo posible deben de estaraislados, para evitar cortocircuitospor contactos con otroscables

3. - Al montar las componentesfíjese muy bien en las polaridades,por ejemplo de condensadores, y

valores de pines de los integrados, así como rangos de operación. Trate de ser ordenadoen el armado, doblando correctamente pines y conectores, tal como lo muestra la figura.

4. - Si el circuito no funciona correctamente revise las alimentaciones y que los cables deinterconexión de nodos no estén sueltos o haciendo mal contacto. Existe alta probabilidadde que esto ocurra. Si Ud considera que el circuito esta bien ensamblado, y aun así hayproblemas, mueva el circuito dentro del proto –de lugar- o utilice otro Protoboard.Recuerde que todas las herramientas tienen una vida útil.

5. - El Protoboard tiene bastantes problemas de ruido por lo que no se recomienda paraalta frecuencia

6. - Finalmente recuerde que esta herramienta es para ensamblado temporal. Si Ud deseamantener el circuito llévelo a placa -PCB-, replicándolo, tratando en lo posible de usarotras componentes, a fin de poder identificar posibles problemas en la placa.