Electronica Para Todos - Tomo 1Descripción completa
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Descripción: Electronica Para Todos - Tomo 1
Electronica Para Todos - Tomo 1
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Descripción: Libro de Electrónica Analógica
Electronica Para Todos - Tomo 3 - ComponentesDescripción completa
Descripción: ELECTRONICA PARA TODOS TOMO 2 DIGITAL
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Proyectos de electronica
Electronica Para Todos - Tomo 2 - Digital
Proyectos de electronicaDescripción completa
Electronica Para Todos - Tomo 3 - Componentes
Descripción: ELECTRONICA PARA TODOS TOMO 3 COMPONENTES
Descripción: laboratorio utp
Descripción: Unidad Didáctica sobre electrónica analógica para alumnado de 4º de E.S.O.
Descripción: Examen resuelto de electrónica analógica
laboratorioDescripción completa
[1 [liTO 11111 LLLUln .11
para todos
TOMO 1
Analógica
SALVAT
[1 [PTDllnllft LLLU I OIlI'IIIH r
para todos
TOMO 1
Analógica
SALVAT
ANALÓGICA
hh'nder la ele(tróni(a [n.r,iil , comunimion'l, tr.tami.nto, control : l•• I.dranici nI/no df los dmitntos d.1 mundo (onttmporin.o, Vamol i nplorar tlt. fudnant, univtrSo (on muchu upliCicionn ~ pOCII fcirmulu, (on p.labru stndllu (pno COrrfctu) par. los qUf fmpifun y .r,o df profundimicin pillil qui,n dnu .umfnhr SUI (onodmi,ntol,
r - - - - X --.
Esla pflmera se«:lÓn le introduce gradualmenle a la el K lfónlca analógica, es oo<:ir, electricidad y elocuónica en genera l Presentaremos los prinCIpales dispositivo s, por ejemplo el tranS;SIOJ. y c ircu ito •. como los amplihca(lores O los receptores de radio. Veremos tamb>én cómo leer un elquema eléct rICO y enlender, al menos a grandes rasgos, su luncionamlento Esta secclÓ<1 s,rve además como base para comprender meJOr las demás (eloctl'Óllica dIgItal, componentes, herramIentas y létnicas. apHcaciorH!s, proyKtOS)
LA CORRtENTE FLU YE COMO EL AG UA
• Hay cienas slm lllludes enlre el componamlento de la corriente eléctnca y el de una corriente de agua, aunque desde un punto de visla físico son cosas muy dislinlas. • Por ejem~o. la comente fluye por kls cables, igual que el agua fluye por las tuberías. Para hacenas circular es necesaria una l ueru que las empuje. • Ambas pueden transpOnar energía . por ejemplo para hacer girar una lavadora o la rueda de un mol,no • Esta comparación resulta litil para ilustrar intulti· vamente algunos componamienl06 de la comente eléctrica, pero no hay que exagerana.
e_ .... _ l . H
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•.."IMU _Iri<. 1,.,,_,. _tf.o qw pwH ....11:., ""
1'' ' .
ANALÓGICA
Circuitos ,Iictricos t, (orri.nt. tluy. por los circuitos, t"nsporhn40 ,n,r,i. La figu.a mUMIra un ~Ircuito Urla pila conectada con una bombilta. La pota ptoporciona ene
_..
COn un circurto .ble-rIo. es dvc>r, int~, no pasa ta corrieflte, AsI, por ejemplo, l.lf\;1. linte...... llene un inta/ruptor pa .a abrir y cena. el coro.uto,
la pila se comporta como una bomba que empuja a ta comente a paaar por los cabIu, atraveaalldo la
Eslo ocurre ~ SI al COfCUlto esul
C8ffado,
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es dad •. no
tiaoe interrupcionaa ta comef1te deba podaf !I8~f da un e.lramo (' polo' ) da la pila Y entr8' da nuevo por et airo
la fogura muestra el ..quIma elklrlco del mol.rTlO ClfCU
... _. . . ..
taco6n rtoClucoda a lo más 1tIr'IC",1
•
•
En un I squema los component.. (¡lila . bomboMa, cables) están rep.el&nlados por simbolos conyencionales, da modo Que la lectura lIea Mncilla e inmed iata,
El esquema parrm ta asl de.crlbl. el clrcu,to da un modo comprenl'ble y reprodLlClbltt
_....... -
DEL POSITIVO AL NEGATIVO
El símbolo '.' tndoca el polo polltívo da ta pola. En este CIrcUIto la corriente fluye .oampre en la rrusma
•
direc:ci6n. POI' convento la <:O/liente sala del polo poSlt'va da la pola Y entra da nuevo PO' el negativa, aunque 8f1 realidad les al conlrano !
1
•
¡
O
De hecho, la co.riente está formada por p8rtiCUlat con carga naoallva, los electron.. P8
2
c - _, lo ... , .... t. VI _
ti poIo,.oltl\lO ti
MIIoIM,
Tfnsión y (Orrifntt h hnsión n I1 fu.ru qUt ,mpujlll. torri,nh I
La fuerza que la empuJa se llama te nsl6n, <) dIferenc ia de potencIal. y se mioe en voltloll (abreviado V), qua loman su nombre de AlessarKIro V~ta, ,nventor de la pila elOCtnca.
_.-
1'.,. ""'._. J. _ rlftIt.
"'"J.-"'~ ,.,........ /u()".
La instalaCIón doméstIca l>ene normalmente una tensión de 220 V (220 vemos), valor suficientemente
¡jo
alto como pa ra se. pel igroso. La baja tensión de una pila (normalmente por debajo de los 12 V) Y de muchos CircUitos electróolCOS suele ser. en cambk>. lotalmon!" inocua .
.. CUANTA CORRIENTE PASA?
La corriente se mide en ampe rios (abreviado Aj,
00' de numerosas leyes y le·
nombre tomado de André-Marie Amper", descubri-
nómenos
"- _
_ fIW /le •• todo
.~t,
__
.tl<~
IllfomI,o
,,. <_l._._, 'ralMJo 1"""""'......1. 210 VI "" !.I •."..,.,
¡jo
e~ricos.
Por ejemplo, una bombilla ha~na reqUIere cerca de 1 A (un amperio). mientras que un ca lentador de agua eléctricO pu(!d(l ul ihzar ;ncluso lO A. Aunque conectados a la misma lenslón de 220 V. los dos diSPOSItivos ulili zan corrienles dIferentes , segun el trabajo desarrollado.
CORRIENTE CONTINUA, CORRIHlTE ALTERNA La corriente producida por una pIla se mueve en un so lo sentido y se llama co rri ente continua , abrey;ada "c .c", "Oc' o ".' La corriente de una y;vlenda se mueve aliernativamente en los dos sentidos: es una corr iente altarna .
,,,,,,Ión
& 1.0 pll.O ' 1Mo ..... do , Vee. H Hi:~, , V ..... tI.lIOII.
"= ",
Se abreVia "c.a·, "ac·, "-" o Obviamente es altema también la tens;&' Que la empuJa.
AquI /U, 210 ve~, H Hi:k , 220 V o/t. """,.
3
AN"'lÓGIC",
UnidadfS df mfdida P1r. t,nsionu y (orri,ntts d,miSildo qr.ndu O d,miSi.do p,qu,ñu, voltios y .mp,rios no son .d,eu.dos: s, utiliun milltiplos VsubmilUiplos Moor ef1 met ros ~ Allántico o las patas ele las hQm10gas !lO es pnicl;co para esto ut~¡ zamos kikXnetros. millmetros y Ol ros mu lllplos y submúhlplos
Lo mismo ocurre l.lOOS
ef1
eIecIr60lCll. Afortunadame!1te. basta con aprender
pocos símbolos que elespués se ut" zan slOOlpre de la misma
manera.
-.....----
LA TABLA DE LOS MULTIPLICADORES
~ _,_•. en ..,. --~
En la sigu iente tabla se muestran Jos princIpales prelilos mulllphcadores, con ejemplos reales de aplicaciones en e lectrónica.
o¡.mpl
H otlllzllfl
/""_.-'
Hemos omitido otros prelijos de los extremos de la gama. como tera (101~) o lemto (10"5). de uS
''-J_
_ ' • ..,o/e__
MULTIPLICADOR
SfMBOLO
gIga
G
~"
•"
,o'
milll mk:ro
m
10.3 (una milésima) 10.6 (una mmonés;ma)
.,.
M"
''''
,""
VALOR
W' W'
EJEMPLOS TIPICOS y LECTURA
(",,1 millor>es) (un mIl lón) (mil)
3 GHz (lreS g lgahenz ios) 1 Mn (un megaollmlo) 2 W (dos kilovolHos)
10- 9 (una mil millonésima) 10- 12 (milésima de mil millonéSIma)
13 mA (Irece millamperios) 4 j.l5eC (cuatro micrOS&guoOos) 6 nA (seis nanoamperios) 2 pF (dos plcofaradlOS)
CÓMO SE ESCRIBEN LOS VALORES No,malmente escribimos 3 km o 140 cm. con un espacio entre el número y la un idad ele medida, por lo que k> correclo es escribir t2 V o 25 mA Sin embargo . se acepta lambién la práclica contraria. es decir. 12V O 25mA. especialmente en íos esquemas e lé<:lricos (por mctivos ele espacio y claridad) . Para Jos decImales se utiliza a menudo e l punto separador anglosajón. por ejemplo 1324 V. en Ivg.a r de la coma (13.24 V).
H_ _ ,. , d.to. to<_ _ _ CM lIfI
,
"""tQ.
H"",IIII ,.,.
ANALÓ GIC A
Resistencia y rfsistores h (orrirntr qur Pu¡ par un
Con la misma lensOO (es de<:lf, fuer.:a que la empuja ), la corrienle efe<:llva que clrcut~ depende de la resistencia del clfcu il0, exactamente lo mIsmo que ocurre con el agua. En este curso vamos a evitar todo tratamIento matemátlco , por 01ra parte no esencIal para una eficaz comp resIón: ~o le pedIJnos al lector que soporte un par de sencillas fórmu las lundamenlales.
LA LEY OE OHM
la relación aparentemenle trivIal descuboerta por Georg SII1'lOI'I Ohm en 1.827 es
la base de toda la eleclrór.ica:
es declf: la corriente (1) se obtiene dividiendo la tensión (V) por la resistenCJa (R).
T....
"oJo'",_ UII"d.,
_t.
a.tto , _ !lo ,..¡...
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la resis18f1C18. se mkIe en ohmios (símlx>lo O) con $liS correspondientes mUl· t,pIos Y submú ltiplos: en particular. ej kiloohmlO (1<0, 1.000 ohmIOS) y el megaohmIO (MQ, un mi llón de ohmios).
•• ", • . - ... """"Iof , CM
"" eóI/IIO !lo e_.
Se puede-n adquirir, y se utihum con mlJCha Ir&CIJeooa. reslslores (comunmente IlamaOOs "resIstencias"): disposilivos construidos eS¡>8Cialmenle para o/recer una resistencia muy precIsa .
LAS RESISTENCIAS EN LOS CIRCUITOS
En ios cirCUItos eléctricos , las resistencias puede eSlar representadas con dos símbolos dilerentes: el "europeo' y el 'americano" El primero. que ullhzaremos principa lmente durante el curso, es un seocillo rec tángulo del que salen los dos terminales, el segundo es una linea en zIgzag. Existen normativas olicia les para los límbolos eléclricos, aunque en la prácllCa no son siempre seguidas al p,e de la lelra.
5
,,,... 2
ANALÓGICA
(al(ular la (orriente (an 111.y d. Ohm ts fidl (11(ullr 1I (arri.nt. qu. pUl por un dl(uito¡ vumas 119unas .j.mplos En el esquema mosllado en la figura, una pila de 12 voltios esta conectada con dos cables a una res;stencia de 6 ohmIOs. ¿Cuánla corrieote pasa? El eák;ulo 8'S muy sencil lo. la ley de ot>m dice que hay que dividi r la ten$lÓl'1 (en ~IKlS) por la resislencia (eo ohmios):
R I ro IJ "'" R . GIl
En nuestro caso V &s una tenslÓf'l de 12 V Y A es un resislor de 8 0, asl:
1.1216 .. 2
p.,. __ .....1••.......,1. _ .
Es decir. pasa una ooniente de 2 amperios. Muchos problemas eo proyec1os elecllónioos se resuelvao aplicancio esta l6rmula.
H
divido 1.1
IMoIón "'" 1.1 ...nI_lo.
TODO ESTA EN PROPORCI N
Matemáticamente hablancio. la ~y de Ohm dice que la corrienle es proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia. En la práclica. esto significa que duplicancio la tenslÓf'l (24 voltios en lugar de 12) se duplica también la oorriente:
Esto es ra.>O
Es como cena r pafClalmente un grilo: saldrá menos agua . I . l .~ ~
DEMOS LA VUELTA A LA lEY DE OHM
-...,¡.,,,.,.t~ 1....160 "
_,1 . 5~
"'" """' .
,. ,
"'""Ir.
La ley de Ohm se puede escribir lambién de otras dos maneras. perlectamente equivalentes a la que acabamos de ve r, que Sirven en el caso de que la comenle sea un dato conocido: V . RI (es de<;lr A x 1)
Slgmlica que la tensión se obl~ne multi· plicando la comente por la ,eslstencia
te....r.
'" '
0' _
rnlfr....'" "'<1.0"..
_.,_0.1
_.,.m. IH
0,1 A.
6(1
u.
6
Ouiere decir que la resistencia se obtiene dividiendo la teosión entre la comenle. las figuras ilustran estas dos variantes de la fórmula
Pott'ncia t'lictrica h (orri.nh ,1idrju trusport... n.rqia qUf pu.d. (onv,rtirs, .. otru formu, (oma hll, (llar, "nido o movimi,nto El palIO de la corriente por una reSIstencia caUNI UM ea len t amlt'nlQ' la
enGrgla elktricl se convie rte en calor Aslluncion.n. por ejerTl¡)jo, tOltador... planchas, tsMas. hornos y calenlaOOf'1 de agua
,..,"'"
OIroI clisposib_ convierten la _.gía eIéc1r1ca en ""l (bombilla), sonoóo ('~'\IOl), _gla meeAruca (molor eIécInco). ele.
en es'o. CjI_, una parte de la _.gro eIéc1nca utJhzada (se -'el óteIr "absortloda" o 'consurl'Mdal" dl.pe'.. como calot', es de<:lr. 1M 'dl$JP8"
Tambt6n
t/M ,... _ _ ...., ... _ _ I...do _
_tú o/IiroI<.I ... -.lo ~ ...
........... t.,.
*'" ..
~.
POTEtlCIA ' WATlOS
om.
La _gla se mide en Julios (.lmboIo J). qli8 lomao ltI nombre del cief1!ffico ingiH James Prescon Joule. Pero no es élta la unidad de medida mú W1leresan!e. Como en loe automó.ilel. es preferible COIIOCeI la pOtencia. '" decir. 111 ..rgla conve
1II poIeneiII . . rroóe en walioll (símbolo W), nombre ~ del ~ al( : :.. James Walt, que peñeccion6la ~ de yapor
. ,-*-"'---
","_ _
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_ " " , . """ /
Por etemPIO. UIIII a.tull eIéct1ica COI"M8I'I8 cetca de 2 KW (dos kiIowallOt, doe mil wallOS) en calor, ~Iras que el moIOr de un utilitario prodI.Io!I más 1) menos 40 KW de energla J1'lICIInoca. y mucho més calor
CALCULAR LA POTENCIA
La senciHa ley de Joule permite COI'IOCef La potencia eIéc1nca absorbida por un dl5poSItJYO. Basta con mu«lpbcar La t-.6n en sus ell1lemo11 por La corriente que lo etraVleIa W . VI
Por •
•opIo, si . . 10$ extremos de ....... pIan(;No
"-Y 220 V Y
La eoo.ierlte' que lo atraviesa es de 2 A, la poleo IQII a/:leorI:lidoI "de; m
. 2.44Q W
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es decir. 440 walloe. méa que suficiente pala mantenetla • la temperatura O1KeIaOa para su util;Z8COÓn.
Rrsist,ncias no duradas h ,1 mundo rul todos los (ompon.ntn, ubln in
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11.\104 V
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1IQm1r/'''' .. .... ISo ... ... , _ . 0 ,06 V
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lOS CAflLES SE CAL IENTAN Si un cable es atravesado PO' cOff>enta, y PO' k) tanto entre sus ext.emos hay una tensión , según la ley de Joule una determinada potencia se transforma en calo r PoogalTlO$ un ejemplo práctico: una estula de 2 ,2 KW, es decir, 2,200 W Si la tensión es de 220 V, la COfriente absofbiOa es de 10 A (220 x 10, que da un total de 2,2(0), Conectémosla a la toma con un ala.· gador y supongalTlO$ qua éste t,ene una resistencla da tOO mU (miliohmios, milés,mas de ohmio), es docir, 0, 1 ohm,os. Segun la ley de Ohm , mult,pllcalTlO$ 10 A po, 0,1 oom,os y obtenelTlO$ 1 V: éSla es la caída d e tenalón sobre el alargado!.
r Lo pot.......
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dIol ." t:~ f1
~
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"""'ti- .u<:trk:•.
u.. obt",.
En los ext,elTlO$ del alargador hay PO' tanto I V, pero el alargador es at ravesado PO' una corriente de l OA Y por tanto la potencia d isipada por el cable es de t x 10 _ tO W.
La (orriente no sale por los (ables Iqull qu, unl tubtríl d, Iqul biffl ~lIldl, un dr(uito ,Itdróní(o no tifflf p'rdidu: lo ,,,,,t,,~ ,.1., Loe coche' que enlran en la aulop;sla deben OOSj)\l6s ..11. po< alguna pa"e (aunque no necesariamenle enlerO$, __ )
LO mismo oeurre con los electrones que COfI'I9OIlen la cornenle 11 en un cable (perfeclamente IlslaOo ele! exterior) enlran 3 Imperios po< Ut1 extf8mo. po!' el OIro Nldr6n Uac:\a· menle 10$ mismos 3 amperios eSIa carllClefi&tica de la comell1e hace mú IM:llIa comprenlIÓn del funcloNlmlanto de los arcu:tos y la lectura de los nquema. el6ctncw UNA CURIOSIDAD CONTAR lOS ELECTRONES
En la pr6cbca no se cuenlan los eI&ctroneI, ..no que 1M utilizan los culombios (slmbolo C). llamados asl po!' el flllCO l,allCét Charlas 00 Coulomb Un culombIO equivale a la carlla el6<:tr lca (le un gran numelo de eteclfOO8s. lantos que es necesario un numero con 19 cero. para contarlos, El flujo de electlOlle5 en moYImoentO forma la COITIente Igual que ...... a camente de agua 1M mide en bllOl po< segundo. una corriente el6ctrica se mide en euIombiot po< segundo (C/$) o amperio.
Asl, liemos vuelto al punto de partida la comente y 10$ amperios Pero es esencial entender que "un amperio' "Ol'Hlica "un lIuJo de lJfI;) cantid
¿006 .ucede en un emp l lme Inlre dos cables? Lo mismo Que oeUfre en UI\II bilu'clldón de une
ca,ret"" el total de los ooohet que talen. sea cual sea el destIno que eIo¡an. es igual al (le los ooehes que entran.
As! tenemos la pnmera ley de Klrch hoH 1undIImenlal: la suma dalas comentes que sal&n da un nodo (es decir. un ampalme. una UI'HÓn) . . Igual a la suma de las que enlllll1, t._lIO . . . . . ~t.. _
....
~lM boa
* U¡ H"""'*" ... ,100,1' u ..... _,a
De elte modo. la corrienle no le pierde SU lotal es constanle.
' • • 112
•
ANALÓGICA
hsistlmcias fn nrif Dos o mis rfsist.ndu.n s,ri, son Itrlv,"du por 1I misml (orri.nt.: sus v.lorn s. sumIR ¿Qué sucede si dos resIstencIas están conoctadas en serie, es docir, una después de otra? Oado Que la corriente no puede "escapar", deberá atravesarlas a ambas. Como los eloctrones que entran por una parte deben salir oblIgatoriamente por la OIra, ambas resistencias son alravesadas por la misma corriente y ambas la obslaculizan. LH _ _ qw .. rtI#U:ItI ... ,.. _ ..KIonH H .... vId• •
,u" ..-._,. _..-r..Mt .....
o,,, ..
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lAS TENSIONES SE SUMAN
Cuanclo pasa CQfrien1
Observanclo la figura, si una corriente de 3 amperios alravlesa una resIstencIa de 4 ¡j (RI) Y una de :2 U (R2), en Sus extremos se encuentren respoctivamente las dos tensiones V t y V2:
" '" u
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Se dice además que el paso de la comente en una resislencia causa una diferencia de potencial (es decir, una tensión eléctrica) en sus extremos
t ... """" ... .Ioo
""_HO"H 1<1 ffllttol ~
.1com...'e 1._.""" '" ( ~"t/
Vt .. RI . I.,4Q x 3A . 12V V2 .. R2 x l _ 2Q x 3A .. 6V Como tas lensiones (Igua l que las altItudes) se suman , en tOla l hay 16 V. Para que clrcufe eSla corriente de 3 A se noceSltan exaClamente 16 V.
..
.... """, 1 H'U ,.,lot.".,1
RESISTENCIA TOTAL
Tomemos por un momento el circuito por dentro, igooranclo el hocho de que esté formado por dos reslsteocias en seria. En sus exlremos tlay 16 V Y la corriente que cIrcula es de 3 A, por tanto podemos a pl~r la ley de Ohm para conocer la resisleocia global;
-..........
"'¡' t."., ~
~UM
R .. VII . t 6V / 3A,. S U ES10S 6 U no son OI ra cosa que la suma de los valores de las dos resistencIas om sena: 2 íl .. 4 !l. es (leclr. dos o más resistencias en sena SImplemente se suman.
"
.~
lft0llC1
R 1
4Q
."
IR1, R 21
R2
2U
Resistencias en paralelo (n ,1 UJO d.
lu ruisttndu fn pal.I,lo, ti l. ttnsión lo qUf sr m.nti,n. i,uil¡ l. (orrirnl. sr divid • •nlr. lu dos bifuIClCionu
La OTra PQs it>< lodad de COfle~i6n es en paralelo : ambas .asistenclas se conectan a los mISmos pumos_ Una conexIÓn en paralelo típica es la de los aparatos eléctricos doméslicos conectados a un enehufe oon tres entradas {denominado comúnm<)nle "ladrón"): a cada uno de ellos le llega la misma tensIÓn de 220 v A 1>1 HIId. de
n '"
_~ufH
rrlplH loo dIojlOOltlrof • .rM! ", ,. ,... _ " 110111 lIMA 'odof.
~_:
UNA TENSI N, VARIAS CORRIENTES
En una cone ..6n en paralelo. ¡¡¡ tensión es
pa ra todos, pe ro la cOfr;enle 11
• 12 V
6A
1\(1.
~ual
En la práctk;a.
12 • • A
ca da dispoSItiVO es Independiente de los demás.
"'"
Observalldo el esquema vemos que la mIsma ten, sión de 12 V se apl ica a dos ' eSlstencias A l y A2, resp&Ctlvamente de 2 í l Y 3 n. Con la ya haMual ley de Ohm averiguamos las dos corrientes. II .VIAI .. 12VI2 U .S A 12 .. V I A2 ", 12 V 1311 = 4 A
c......I6
",,10'_"
~
calo::_
AS i, la corriente tOl al que oobe proporcIonar la bale.la es de 6 .. 4 ~ 10 A.
CIIÚ
"'" H/H'IMIo ,
FÓRMULA DEL PARALELO
Si COflsideramos las dos reSISleOCl8S en paralelo como una 'caJa n
Una I\Ola práctICa; en estos ejemplos ullhzamos por senci llez ohmIO (O) y amperio (A), pero en los clrcu itO$ reales de baja potencia es más probable encont.ar kilooh m los (KO) y mlllamperlos (mA)
Dado Que conocemos la lensión (12 V) Y la corriente total (lOA), a ~ ;camO$ de nueyo la ley de Ohm , prácticamente la regla universal de la e~rónic a; A
~VII
.. 12VIIOA . 1.20
EXIste una fórm ula , mostrad a en la Ilgura (y que puede obtenerse a pal1 ir de la ley de Ohm), para conocer rápidamente el yalor del para leJo de dos reSIstencias Al y A2:
"'
"
-
h
R1 · R2 R 1. R 2
-
En nuestro caso podemos verilical1a fácilmente : A . (2 x 3) I (2 .. 3) .. 615 .. 1.2 O
F_
_ • <_ _ u
,..Jot_u , - '" lIoo _ íst_ ... _ _ .
"
A N AlÓGICA
Divisorn '1 ' d• 1U t (Omportiml.nto
I ,
" ' pfrmltt 'bd " como SI qUI.r. Ifmttn(IU fn Sfm SU "IVI d'It un' tlASlon Poo:!em(lS medi, tensKmes absolutas. es dad,. con ,especto al punto elegido COm(l masa. o rel8l1vas. esto es. entre dos puntos dal circuito.
Pon iendo una cajonera da 60 cm da alnlud encim8 de ot ra de 120 cm, ~ eltllud lolal desde el suelo (el punto de referencia) es de 180 cm. Lo mism(I ocurre con las tens ione.: 6 V en sena con 12 V dan un totaf de 18 V, COm(l hemos visto en el ca· so de las resistencias en serie.
..• ...
•
¡ro~
Normalmente. en efectr6rüca se toma como referencia la mua, que a menudo coincid e con el term inaf negativo de ~ baterla u otra fuente de alimentación (energla que Ilace funcKma r el clrcurto).
•ro~ 1200m
1'"
AIt . .. , t""¡¡¡" _ . _ ro/~ IWoo . _ _ l. . . ,......... -""oto
c.""
•
<» ..'*«1<:111.
SUBDIVIDIR UNA TENSION Observando la figu ra. tli'lid im(l8 ~ tensión de ali. men taclón (12 V) por ~ resIstencIa lotal (4 fl + 2 fl
Dos resIstencias en serie pu&den utilizarse para obtener una fracción de ~ tenSIÓn total: es sulidente con mlfa r el esquema bajo otro punto de Vista.
,, 60): 1" V / R ", 12 V /6 (l " 2A
'12V' _ _,
La corriente que atraviesa ambas resistencras es por tanto ele 2 A. En los e ~lramos de ~ reSIstencia ele abajo (R2) hay:
..."' "' '" -
O_- "
V.R2 x l,,2(l x 2 A .. 4 V Como un a xtramo de la resIstencia está conectatla a masa (O V. pOr elefirOción), ~ otro e~t remo lo está a 4 V, un tercIO de ~ tensión tota l. Asi. tenemos un tllvlsor de tenSIÓn.
",~ ............
-~ _ tonol...
,,"" 01>1_ ,
Observemos que ~ valor de R2 es también un tercio de la ,esistencia total: un tercio de resistencia da un tercio ele tensIÓn.
.....".... ... tOfti6ol
POTENCIOMETROS El principio del tlivisor se utiliza. por ejemplo. en los potenciómetros empieados para regular el volumen de los amplificadores.
la gIratoria. de modo que se obtIene un divisor variable.
O_,.
lin ......... _ ,'" H ........Iflonolll . ... _ 1_ lnr. _ _ M, H c...... rlot ....lftonoÍN ..
Se trata ele reslstanctas con una toma in1ermed ia dinglda mecánicamente, por ejemplo pOr una manlve-
_ . I/l1O """.,.. ..
"
t/MoM.
1
ANAlOGICA
r
(orriente alterna fhd.ndo dnulu l. co,ri.nl •• n 101 dOI "ntidol.n luqu d•• n una ,ola, ti mil lidl tr.n'partu ,n."í. inlolm.ción
°
lJI l_1ón de la m lal"'*" doI'nM (220 V). y por IanIO la comtnIe que an:uIa en eIect,odom.'oco. y bonIbIIa&. no es cont ....... \ICf;
se
mueve altematl~amen.e hacia delanta y haCia a.rás. cambiando conllnuamen.e de inlenslded de un modo tim ilar al movimi(Jn.o de un péndulo Como se puede ver en la lígu,a. la lens.oón ~ana contonuamenle en el lIempO en1le dl$1ln1OS ~.Iorn po. IlI1V011 Y 1lII9'I1IVOII. lllgUoendo lK\8
cu"'a malemátlC8 muy comun "ameda IlnulOlde
..111 V ~I f_
110 _110 11'_110'" _
... 11 ............. _
, .. _
_,,,, . FRECUE NCIA V PERIODO
I
El comportamienlo moslraoo se rePlle siemPl'e igual No lo ~ernos porq .... se produce con oos, tenle rapidez, 50 clclol por aegundo
oooo.>ndo
1, ._ _ __ _ __ 50 odoo
r
lJI 1..lcuencla es eso mollTlO. el nUITI8(O de c.c::Iot po< segundo; se mide en l'IefcIos (51mbo1o Hz). nombrll procedente del lllICO alemán Helllncn
...
~
-'
....
Cada cIClo dura l iSO de MIIundo es decir 20 mihsegundos (mal: esle es el pe. 1odo de la onda , al.érmmo del ClJal 1M 'epla ~1ICa
c.M .......... .....' N d l . _ ..... - . ' .....
~-
USOS OE LA CORRIENTE ALTERNA
De la comente aheme .. puede cambia. la 'enSión (a misma potencia tranS¡lO
-_. . ._-" .. _...... . ---..._..,,-,
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...
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'*""""
~-""'.
13
"lO" 4
ANALOGICA
Valor.de la (orriente alterna Si ttnsión y (orri.nh mi.n (ontinu.m.nt., icómo Sf pu,d. t'n.r un v.lor 'Xleto? El velar Inslen tlineo de uJUl'et\SIÓII o comenlS eMe,· nII, " decir. el medido.., un delerrTllllaÓO momento, cambill contlllllilmente .., el tl8mpO_
mo POS"'VO al m.bllTlO negelMl. que es obvIamen,e el doble del valor de piCO,
•
UnII relarencaa estable . . el velar de pico , e. declf, la tenllÓfl m6.,ma .,. eanzacIQ con respeCto " cero, La a;· nusoK;e es simétrICa, por lo que los PICOS poSItivo y rl8\lat lvo son de la ffilSmtl am plrtud
También se ptJede Indicar el velor de pico e pico (PP). es decir, del múi·
-
( ~,.J
,
11.
- _ ""'I~", • • _ _ "...."... .. _ .hr $1 _ _
."._,• .,..-
•
..... ti ¡ . I ',1'"..
VALOR MEDID V VALOR EFICAZ ~p
''-
31(lV"""",
Oado que las dos m'¡'dea de la onda eléclne, son e.aClamen,e siméllicas, como media la tensOÓ/1 (o comenlS) es Icerol
Igual que lII1 columpiO OSCIla haCIa delante y hac .. alf" pero no se desplaza, que una comenlS uUr IOióIII no lIItf'\8 mnguflll componente contlnue es como Si kIS rTIIsmos eIIclronn OICol8ran en $U $1110
Con lines pniClicos, IIIn embafgo, nos in,eren IObre tOdo el electo producido por una corroente aMema, compaf'nOOa con una COf~ente conlinua El vllor eficaz (o ",,"s1 de una cornenle aherflll es el valor que deberle tener una comenle cont,nua para produCIr el mISmo ealent,m.ento .., una f8$¡$!encoII Lo ffIISITlO 0CUfTe con la lenllÓfl,
CUALQUIER NUYERO Pare una linU lIOlde se da normalmenta al v,1or el;caz (n".)_ Cuando dec,mos 220 VK' en,andamos 220 V-" (o 220 V"",). Pa.. oolenar el valor da PICO basla con multlphcar POf la f.fz cuadrada de 2 (', 2), es decir 1,4' apfoximadlunente, .... " pa. 101 220 V doméSticos I_moa'
f'
Vp " V....
~
2 .
22OV~I,41,. 310V.pro~
Por ot.. pana. 220 V.... lIIHlen el fTlllIfTIO efecto (pOr l¡empIo. eallt/llarnianlO da una ,as,stellCla) que 220 V contJ. nuos, por lo que es esle al valor que 8f1 realidad nos Intlfesa,
•
Angulos y fast' (1 litil (onsidflir.1
cido d. un. sin¡noid, (omo si sr trltlS' d. l. rot.don dr ""' ru.d.
Tomando un punlo de una rueda y l!\Idieodo su altur. (cot1 respecto 8106 e¡es) mNIfIUU. rueda 011118 velocidad constante se obIJene
u.... ono:III Soinusoodal
ESIa ••¡racha relación ..,11, r01ación y $I(Iu$Oidt r.. ....l1li rTIIIY cómoda ¡Hora ondlCa' un punto .~acto del codo de una MlU50Ide
En h•.gar de ut'lIl"a. 'raeCIO!'IeS de ciclo. se ubJt.
lan los ¡¡.Mloa nOflnales $(I . ages,male •. un g,ro. y por lanto un cIClo,
••
son 360 grados
_-
-",,"y-
.........
.. 111_ 10(/ ••_ é
• ', .
el
RADIANES
En lugar de kla ¡¡raOca se Ul,IIZ8 hal¡
nes (00. veces ~6.281,
c:onsecuenaa. medio cielo ton 180 grados. o boIn (qlMl es lo mISITIO) s r~ La lIIIlUSOide paN por • cero al pr'Ir'IQpIO Y • rTlilad del CIClo. En
•
,
.V ,. .,
,~
••
Por tanto, la lreeuenc:ll puede aJq)'esarse lambén en radiann por segundo: 50 Hz lOf1 50 . 2~. es deCI', apro. ,madamenle 31 4 radlanel por segundo (rac1Il)
el/u ' PI .... "'''' "',.. , , _ f ,~.
F.l.S{ y DESFASE
**
llcJf; ~ pueden la ......".. l...:uenc:oa pe
uenen la n"ISNI lase. o que estan "desfasaoo.·_ La dif8fllllCla se mde en é~, o en ratllanes. En parllC\llar, 111 la ~Ierencia as de 180 graoo. (~ radOaoos). estén en cont rafan y Bparecen una como la magan especular de la otra
Pero 111 !a dllerenaa es de sólo 90 graoo. (1112 radllmes) más
o menoI... doce que las dos ondas eslén en cuadratur. UNI alcanu el mé.uno "-'tras que la vioe •• ~
formas dI onda (1 (omportlmi.nlo d. In ruist'Miu 'n mi, p,rmib subdividir UnI t,nsión (omo lf quim la sinusoide es una forma de onda común. no s610 en elee· trómca, sino también en el mundo !lsico: es sinusoidal, por ejemplO. una nota "pura", como ~ de Un dIapasón También lo es, como ~eremos, la forma de onda base cOn la que es pos ible construir ~s oomás (combInando coo~emen temente ~arias sinusoides).
qJ=L I---.--
No obstante. eXIsten otru infinitas formas de oOOa , muchas de las cuales son re<;urrentes en eleelr60ice , por k> que convIene sabe~as re<;onocer. La figura muestra algunas . ot!do n r..,t.,i.tIcH: """ _ _ .~"-,aQ, """ trl_r.r , U/II • _rH do w" • .
T'H _
ONOAS CUADRADAS
Una onda cuad rada cambia bruscamente su ~ak>r a InteNalos regulares . Por ejemplo, la tensi60 puede alternar su ~ alor entre +1 2 V y · 12 V. Las ondas cuadradas se encuentran normalmente trabajando COn los circuitos digitales. porque utilizan dos únicos valores de tensión
Es Interesante obseNar que el vak>r elical (RMS) de una onda cuadrada es Igual a Su ~alor de pico: la tensión , realmente, está siempre al máXImo y no pasa nunca (al menos kiealmenle) por ~alores Intermedios COMPON ENTE CONTINUA
SI una tensión ~a ria periódicamente entre +4 V y .. 12 V, ¿se trata 00 una tensi6n alterna o no? Después de todo. el signo
es siempre
positivo
En casos como este es útil consk!erar la oOOa como suma de dos componente.: una contInua y Olra alterna
sOldal <) cuadrada), la componente continua (u ·offset") es el ~a lor medio: entre 4 V Y 12 V la medIa es (4 + 12) /2. es doclf 8 V. Este valor representa el cero con respec10 al que medimos la te nsión alterna. ~a ria enlre 8 V • 4 V Y 8 V + 4 V; por tanto tiene un valor de 4 Vp ' es oac ir. 4 V de piCO.
Si la onda tiene lorma s¡. métrica (por ejempto sinu-
... - -
TOIM _ H - . . ."" . ! • _ _ dIot"". H . _ ~
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ANALÓGICA
Capacidad y condl'nsadores :' (nnd.nudnl fS un dispnsitivn upn d, .(umulu .ntrqi••I'(tri(. RelOmalldo la compa ración entre corriente eléctri· ca y corriente de agua, un condensaclor es como Un depósito donde se pueden acumular los electro· nes. Un condensaclor sencillo está tormado por dos plllcn metáhcas , "armaduras"; las cargas de signo opuesto (poSltl~O y negativo) de las dos pla· cas S(I atraen, concentrándose !!Obre las propias placas
°
•
•
El electo se potencia si ent re las placas se encuen· tra material dieléctrico, es decir, Que lIend9 a poIa' rIzarse asum iendo carga negativa en un lado y posit iva en e l otro [)Of
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MlCN 1INtorlM _trico lo! "" ufotro. do ..
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CARGA Y CAPACIDAD
La capacidad de un condensedor para acumular caro ga eléctrica se mide en laradlos (símbolo F) , me· Oída que toma su nombre dellisico bntánlco MlChael Faraday. Un laradlO es una capacidad conside,ab~: nonnalmanta se ut ilizan los submultíplos mic rolara· dio (IlF) , nanolaradio (nF) y picotaradlo (pF). El numero de electrones acumu lados, es decir. la ca,·
ga eléctrica , depende tanto de la capacidad como de la ten sión aplicada;
Es decir Q. la carga medida en culombios, se obtiene muttoplicando la tensión por la capacidad del condensadoi', [1 ~ doI C
metMltN. Alfimot nlM poIIrIl_, n doc~ -
-H- "'11-
"" lado posIt/wJ
, otlO .....01/.0.
usos DE LOS CONDENSADORES El condensador es un cOffi¡Xlf"Hlnle fundamenta l de los circUitos electrónicos y sus aplicaciones son baso tante numerosas. Además de la acumulación de ene rgla, Citemos por ejemplo la seps raclón de la componente continua de la alterna , y la reahzaciÓfl de CirCUitos de ,etardo (tempoflzadores),
c..1.le~
c""den._",. de toda lipa
/M'."" nume'_ .plte"d"".. de ... te IJlII ","""""nI •.
ANA L ÓG I CA
(arCJa y dl'scarCJa h urq. d. un (ond.nsildor r.quitrt un d.rto ti.mpo ytim. un d.mrollo uriltt'rístico En el CIrCUito mostrado en la figu ra, un condensador se carga mediante una resistencia' la ca rga hene lu· \lar grsdualmente.
Asl, la lansión en el condensaoor sube cada vez más despacio' en looria el Ilempo de caiga complela es Inl lnllo.
,-L -,T ,.c.,.,_ ~
Al pnncipio, la tensión sob re el condensador es cero, por lo que, en los e~ tremos de la res istencia se ancuent ra toda la lensióo de la baleria: pasa una c;arla comente (según la ley de Otlm. V / R). A medida que el condensador se carga , la t!!nSlón en sus extremos aUlTI9nta: disminuye asl la tensión en los extremos de la resis1encja y con ella la corriente de ca rga
•
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lItIe,,".DfO< fi
.mpIez• •
CM""'. el principio -~.
de_lo,
CONSTANTE DE TIEMPO
Mulllplicando el valor de la resistencia por el del condensador se obtiene un tiempo en segundos Por ejemplo, para R • 10 k!l Y C. ZOO ~F '
v""
T .. R
~
C .. 10.000 x 0,0002.2 segundos
Esta COtlstante RC, o constan te de tiempo , Indica el tiempo ne<:esario para cargar el condensador al 63% de la tenSión aplICada.
r _ dl"M t O" CM"
Así, es pos ible. por ejemplo, COtlstlu ir circuitos temporlzado,u de ca racterísticas previSibles con una cierta precisión.
Si la resislencia tiene un valo< muy bajo, por ejemplo es un cortocircuito entre los dos terminales del condensador, la cornente inic ial es considera~e.
59 hene asl una chispa o una "detonacióo", según la cantk!ad de energla almacenada, energía que depende de la capaCidad y del cuadrado de la tensión' E.(C x V' )/2 Un condensador cargado a alta tensión puede ser bastante pellg,o so. conservando una energia poten· cialmente lelal Incluso en un apara10 desconeclado duran1e varios dlas.
"
¡"feOo
cMl~
A(oplamiento capacitivo Un cond.nlldor ptrmitt "pUir l. (ompon.nl •• lttrn. d,l. continl.ll Una
membr~nll el~,tlc.
situada en un tubo Impide el
paso continuo ~ agua. pero le p6Jlllile peqll8l'los desplaum>eolOS hacoa delante y hacia atrás. ~ mismo modo, un C<)(Idensador bloquea la comente contInua
•
pero. cargándose alternativamente en los dos se<1tKlos, deja pasar la 811ema Un acopiamiento upacll;YO enlre do$ circurtos sIrve para dejar pasar solamente la componente a~ema, por ejemplo una seIIal de audiO. como muestra la fIgura
Intercambiando reslsteocla y condensador se obtiene
._-¡ • ont...... , ...
....dudo
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...
~
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Ignorando lodos los condensadores. oomo SO no a~erna. sin embargo. en una p
el electo opuaslo: la corriente con ll nua pasa. mien- eXlsberan. En COfrieme ¡ras que la alterna es conocircuilada a masa Se habla de "filtrado" o "desacoplam ienlo·
El compottam~nto de un circu ito de corlieote conti·
nua se puede examInar
•
con laci lidad sImplemente
u.. l1li,. Re l"IIo !_ ~
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FRECUENCIA E tMPEOANCIA
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~_ I;oo.
En realidad. un condensador no es nunca un condueto< perfecto para ~ corriente alte rna, sino que ofrece una ciena re-sister.cia. O más exactamente ImpedallCII Ésta depende del valof del condonsador y de la frecuencia de trabajo; cuamo mayores sean estos valores. menor será la impedaooa y. por tanto. mejor la conducción de la comente Veremos cómo se puede aprovechar esta dependencia de ~ Irecuen<:ra para construIr IiIl ros. es decir. circui· lOS que dejan pasa r ciertas frecuencias (por ejemplo. los agooas de la música) mejOr Que Olfas (por ejemplo, los bajos).
19
ANALÓG I C A
Sfrie V paralelo Las (ombin¡don.s d. (ond.nwdor.s fundon¡n ... ¡I (ontruio qu. lu d.lu rfsist.ndu Poner dos condensadores &!1 paralelo sign~ica. en la prActica. conectar las ~acas de uno con las de Olro. Es como lener un solo condensador con el doble de superlicie úl il de las placas, y po< tanlO con el doble de capaódad. Dicho de Olro modo, las capacidades de dos o más coodensadores en para lek> Sto .uman para oIllener la capa<:ldad tota l (como acu,rto con las ,asistencias en ser>e).
La relación con las resislen<:ia se aphca también en el caso de dos condensado,es en se~: la fórmula es la misma que la ulllizada parll las resisten<:las e n paralelo ;
e
~
(e l x e2) I (e l .. e2)
donde, naturalmente , e l y e2 son los dos condeno sadores en serie y e es la capacidad equivalente que. como se ve en la ligura . es inlerior a la del más pequeo'lo de los dos. En todo caso, basta con recordar que las lórm ulas para k>s condensadores son recíprocas a las de las reslsten<:las (i ntercambia' "serie" con "paralelo").
CONDENSADORES VARIABLES
IQual que eXisten las resistencias variables (polen· ciO-metros). e xi sten condensadores de velO' modillcable manualmente.
Por ejemplo, un condensador var;abkl puede u1ili· zarsto para .lnto n lUl r una radio de modo que reciba una determinada emisora.
ES10S se llaman simplemente "condensado
,.t_, ~- 1.00 __
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0...,Il0\l ........,1_
f.o ""1*110 6o"'pUcH.
ANALOGI(A
Bobinas o Inductancias DnpllIindon por un (ondudor, 1I (orritnh 9tnttl un umpo mI9n;ti(o, qUt if putdt pottndu tnrolllndo ti (Ibl, sobr, si mismo FI.'8 el f,sOco Hans Christian Orsted quoe
en 1.820 ql,)(l un
Dicho de otra forma. una comente de electrones prodlJC(l un campo magnético tan fuerte como intensa es la corriente Este fenómeno. llamado electrom.agnetismo. fl,)(l ot.>¡eto de mllChos estudios tur.damemates para el desan"¡> lo de la electrolecnoa primero y ta electrooica.
---
Si el cable realiza un recorrido circular es decir. una espora, los campos magnéticos en so Interior se suman. aumentando de intenSIdad Superpon'endo varias espuas. cada una de eltas refl.'8rza la Intensk!ad del campo: un d'spos't'\IO de estellpo se llama bobina o Inductor El electo se amplihca posteri<¡rmente s i en el centro
de la bobina se pone un nucleo de matErnal "ferro· magnético". por ejemplo de hierro.
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lIo'orlo._ _doo
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El campo magnétiCO del dos¡Xl!OtM) asi obt(!fll(!o, 1Ia· mado también electrolman, puede S&r muy intenso algunas grtias los uMizan para levanI8r toneladas de materiaNlS metálicos.
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/101 "" ..uc"", ...t.u.-...
Como k>$ Iffi;)r\(IS normales, tamboén los electro
Como la poIar.dad depende de la dirección de la cen"iente. es poslbIe cootroorla: etlo palmote. como veremos. rea lizar motores y otras máquinas eléctricas.
Dos polos dist,ntos (por e¡emplo norte y sur) se atraen. mientras ql.'8 dos polos iguales (como norte y norte) se repelefl
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• 21
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ANA lÓGIC A
Inductanda Un indlldot ti.nd. i oponllS" lu Vitiuionu d. l. "tti.nh 11"' lo t.(Ott. La relación enlre COIrienle y campo magnélico no 85 de un I0Io Mnlido: una variación de campO magnético p!'oduee len,ión eléc1 rica on un ca b ~, Dinamo y allemadoras, por ejemplo, aprovechan &Sle principio ¡)lira produc ir energía eléctrica ¡)IIrtiendo de un movllnienlO rneclImoo.
Son embargo, por el momento nos inter"" un ele<:lO ~teral
el campO magnétJco generado por un to< ¡n/luya en au corrlenle.
Induc-
-*'_ . . . ... ...... ,,'
~I
= eIkt-'_,
.,. . . ..Uf. . .
Aumentando la cOl'rienta que ¡)II$8 por un 1nduc10< aumenta de inlen~d el campo magnétiCO que produce dicha cornante Pe ro este aumenlO el una variación del
C3If"4X1, que 11 su vez geMra una lensión en los eidremos del propoo irlducto< ("auIOifldUCClÓn1
La tenSIÓn es de lIgI'IO conlrano a la ll'ioaal, " decir. M opone al aumento de corrienta R«:iprocamenle. tratando de disrnlllUir la eofflen1e, el campo magr:e. bCO lMII'Ide a relor2arlll AII. un lndUC10r acli1a como un volante, 0p0006ndose a la! variacio nes bru.ca. de corriente. La comente verla en cualquier caso, pero mél despacio
La inductallClll 118 moda en !>enrio. (eJmbOIo H). QU8 loma au nombre del lisiro estadou~.k/IeflI'1 Henry. que deK\lbrió la autoonducoón. LOI induc1or" l'IOfI1\akI!
uti~udos
en electról'llca li.-
non normalmente inductancia.s medidas con los aubmuH.pIOI mlllhanr loe (mH) o mlc,ohenrlol (¡.:H).
Se óebe ob$erv8f qua cualquier cable se comporte como un indUC10r mlcroscóptCO: liene Importancia a
22
lrecuenc:as elevadas (por ejemplo, radio). donde se no8CeSIta poco para producir el8C1Ol IIgnIfIcabvos.
Carga d" un inductor Al ¡,uil qUf 105 tond,nudoru, t.mbi'fI los inductores pu,d," urquSf ... pilO d, otro modo ApHcando tansiOO a un inductor. Inicialmente rlO cirClJla corriente aJguna: la auloinducclón produce una tensión igua l y contraria . Gradualmente , sin embargo. esta tensión se redooe y la corrieote puede aumema. progresivamente . en teone hasta el infioilo. Lo que signIfICa que el indudor se !;/Irga, acumulando energía en forma de campo magnétioo: esta carac· terística se aprovaena en diversas aplicaciones,
c.,,_
~
ImfmIPI... ti _ , .. l empIoou • _n'- _ Jo '.c..". ,~
_t_. u."""' ,.
Cotrlonto .., l
COmo un circuito de rellstenela cero no existe. con· ~:
V¡fI.
----- [~-~-
skla remos una s
La comente tenderla a aumentar linea lmente. pelO se ve limitada g radua lmente por la resistencia. como se observa en la ftgura adjunta .
r_ . .
Corrloonto .... o/rCCIIto RL ... IVn
._.11""
Jo Olr_ ...
_'M.
Obv~menta. no puede supe rar et máXimo permitido por ta ley ele Ohm, es decir. V I R. donde R puede también ser ~ 'esistencia del mismo cable con el que está enrollado el induclor.
Como un inductor se opone a las variaciones de la tensión aplicada , y por tanto de la corlÍtlnte qua lo faCOfre. su oompoento cambIa con la frecuencia .
Eo"-·-.__
~rr~_,~
A bajas frecuencias las variaciones son lentas. por lo
que el indocto< las deja pasar fácilmente. mientras que para aRas Ir9C\Jencias se compona casi como una In terrupción ele l cirCUito.
Se ¡rata por tanto de un comportamiento opuesto al 001 oondoensador: las bobinas se utilizan a menudo pa ra bloquear la componente alterna ele una sefial , especialmente en el campo ele la radio.
Bobinas y cond,nsador,s útos dos disptlsitivos, iLlnqu. buunt. distintos mtn JÍ, ti.n.n un tomporumi,nto turiowm. nt. ntÍproto PO( muy d'Stlntos Que sean 106 principios en 106 Que se basan, e Incluso Su estructura liSlCa, hay una estroc!1a relación entre indoctor y condensador los dos dlspos'tlYO$ SOI1 simétricos: Intercambiando comente y terosión. su eompottamoento es el mISm(}, como se puede ver en la tabla,
-11---
"'''''''''a _111 ,,,,,,,, ' ' ' 90 .'''' ......
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Cor_ <
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Condensador
CO!'· oC., """"'"
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la tabla se reitere ~ componentes Ideales los prinCIpios básicos valen Oe igua l forma para los componentes reales empleados an electrónica
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La iln,ma loIa (la la tabla descnbe un Interesante fenómeno. QOO en el caso del condensador es la loorte corriente Qoo se obloe<1e descargándolo de gojpe t.clll_._ H_'-H /ntotn_ ...
.,.,._t.... --_t.-. . _!" ...
""~
~
o.,.
Si un ,nd.,.;lor es recorri
Util,zando juntos inductores y condensadores s.e obtoene eleclos Interesantes, como los circuilos ca· paces de "resonar a altas Irecoencias.
•
r
Se pu.aden edemás realizar '1llros mas ellcaces Que los vistos anteriormente. comb1nando las cafacteristicas de los dos disposillvos. Por elemplo. la ligura muestra un IIIlro Le SItuado a la salida de una luenle de al,mentación para nivelar la tensión de sahda: es mas elieaz que un sencIllo IiIlro Re y tIene una caída (la tensión menor
••
fRTRO le:.
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""" I1 4 .. 01""", M ".,
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Indo,."... yutllll:lt
ANA L Ó GIC A
Transformadorl's S. pu.d. trlnsf.rir .n.r'líl d. un indudor I otro m.di,mt. un (.mpo Hemos vlslo que el paso ele comenle PCI' un incluclo' (bobina o solenoide) pfOduce un campo magnéllco, También
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INDUCCiÓN MUTUA
Cuando una co .. len l e alterna clfcula po' una bobina, cma un campo magnético contInuamente variable.
Si al lado se encuentra un S09undo inductor. el campo magnético variable Induce en este último una lensión a~erna: es un caso de "Incluoeión mutua" la energla eléctrica se transforma asi en energia magnética. y después de nuevo en energia eléctrica en la segunda bobina.
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TRANSFORMADORES DEVANADOS Y NUClEO
Para transleri, ene'gia de un mocio elicaz basta una estrecha unión magnélfca entre las dos bobinas: en teorfa, todo el campo magnétICO producido en la primera debe alcanzar a la seguncla. Esto se consigue utilizando un núcleo de material lerromagnético pa ra lormar un "clrcurto magnético" corfado, de mocio que el flujo magnético perma· nezca en $U inlefÍOf, En tomo al m,,1eo se encuentran los dos devana· dos de cable, es deci" los incluctores El disposrtlvo obtenido se llama transformador. [.t,u"'.", 1M ... t, ... _ , Ik>t _ , _ " nO" f,. MI ~ mi""", OIlcIH.
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7
25
ANALÓGICA
R,lación d, transformación Un trnJfarmldar pu.d. tubir a hju 1I hntión (an 1I mitml pat.ndl Los (los devanados de un transformador se sue~n oonom inar primario (al Que se aplica la tensoórl) y secundario (del que se toma comente). La def inición es amitraroa: el transformador es pof Su natura leza reversible ; aplicando tensión al secun· dano. se recupera en el primario. Si.........
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~rlco.
-J[ESPIRAS Y TENSiÓN
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Si los dos devanados benen el mIsmo numero de es¡liras. la ¡enslón que se mide en el secundario e5 igual a la aplicada al primario. Sin embargo, si el secundario llene (por ejemplo) la mitad de espiras que el pMmario. en sus ex¡remos habrá la mItad de tensión.
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Del mismo modo. sJ el secundario tiene tlitS veces el número de espiras del pnmario. nos erw;ontralemos con una tensión igual a tres vOC(!s la aphcada.
Lo rt-lac:16n .",,. lo , ...160 prlmar10 , 10 _ . _. . . lluo1 • lo ..,..,.... t/II,. o/ _ <» dofJ ..... _ .
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Un transformador es por tanto capaz de cambIar el valor de una tensoórl alterna. es decir, transformarla para obtener el valor deseado.
LA POTENCIA PERMANECE CONSTANTE
Naturalmente. como no es posible crear energla de la nada, aumentar la tensión no significa aumentar la potenc ia eléct rica Dado que la potencia se obtiene multiplicando la tensión por la corriente (W _ VI), si el secundario liene una tensión alla podrá hacer corcular una corriente más baja. Un transformador es por tanlo el equIvalente eléctfico de un par de engranaje.. como los del cambIO de marcha del coche. Tamb~n este úllimo, en realidad, permite aumenta r la velOCIdad reduciendo la fuerza (pal) y viceversa, pero no cambia la potencia del motor.
26
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Lo '-"In . _ .120 ~ • 440 V. ,,",o lo pOI....,. " ......,."t.: 11 w r.", .... ti .......... ti _ _ _ _ ,. .... ~
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Variantl's y polaridad Ho todos 101 trndormidorn tilín (onstituidol por dos d,nnid" distintos Los devanados de un Iran.tonnaóot pueden lene. lomII. Intermedllll. ello ocurre llkUetllemente en el MCl.llll:WlrIO para dispone. de .... r\e.. tensiones $1 por tJemplo un secundarlo de 500 espiras t _ ul\ll loma e~actamenle en la mItad. es como lenar do. devanado. de 250 'aplras en aerie
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La lenslón eSlará. por tanto, igualmente dividida arme las dos Imll-
detI. por .,~ 6 Venia prim&ra ITIIIM Y 6 V en la segund;I. dardo un IOtII de 12 V en los e~'remos
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AUTOTRANSFORMADDRES No fIt necesario Que primano y secundario estén
.t,lado., aunque normalmente es conveniente IrlCluso pueden ser el mIsmo devanado.
El campo ma¡¡n4i1lCO variable ac1U11 lambtén sobre el mllmo lnducIor que lo lit; prOÓllcldo (lutO.OOIlCCIÓn), , ~,
El deval'\8oo enlero puede twIcef de pnma,roo y UIWI parle de él de secundano, o VICeV8fSa (Yer ligura): 610 es un aulol ransformador, que puede ulllizarse 111 no hay problemas de aislamief110, Por el conlrario, nada impide reahzar IranslormaOOres con muchos devanadol lnd&pendief1les, por ejemplo obIener dlyersas ItnJiorIes todas aisladas ....Ire
.... pa'.
POLARIOAO y FASE Cuando el sentido da los devanados 85 amponanle. le m&l'CIIn COt1 un punto los e~tf'rnos Que tienen II misma polaridad.
Hablar do pOlaridad con !tnaiOn
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allt'I\II puede parecer
e~I"IIo,
pero
en udIo Instanle dado La len.1ÓI'I
1..,.. un valor boan definido y de
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N'_ ..... 1Iotc", N
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se pueOe tamboéfl utIlizar el lém'WIo f l " en realidad UI'\8 inve'SIÓn de poIandad eqUIvale a un desfase de 180 grados
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27
ANALOGICA
Uso dI los transformadorrs Lo, tnntform.dorn "n imporunttt tinto tn tltdróni{. (omo plr.l. di,tribu{ión dt l. ,ntflli. tlktriu Una pnmIJfJ. ~ OOIlIISte. precasamente. en la lran.. lorm.r::lón de la enertIiII el6drb lit ooa tensoón a otra Ello " esenaal en La ,..:1 lit dlstnbu<:lón. po.q .... La,OO' lJeehot a 220 V serLan mpraeliCables, las elevaóa. (X)mentes y la ,eS/5tene18 de los cables causarlan plrdldaa , ~c,srvas 8<1 forma de calor
As(, !le uhlizan los transformadores para obtener alllllmal tenllonal (por eJemplo 380 K V) Y por tanto COInen· leI proporcionalmente más balas
CefC8 de 106 puntos de utdizacl6n. La t8<1sión se .-.dUCI progresIVamente (SIIHIlPfe con trensformadorel) halla los 220 V que entran en lal c:a5a1. 1."
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AISLAMIENTO Y AL1MWTACU)N
En casa se utilizan otre. translormadofes para 'aducl, más la tensIÓn lit 220 V e loa balO6 valefes em¡¡laa:loe por los dispollh'o'Oll Illec:trOnocos Gran par1e de es10S ulllme. utJkzan al menos 00 !1i\nI. tormadof. externo y YlSrbIe \por ejemplo cenlraliUls lekllOnoeas) o Interno, óer'llro del propro dispositivo
Eltl transformador desa,,0I11 tlmbi6n la mportanle lundón de al,la, el diSpOMIvO de la red elé<:tnea,
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eYII8ndo descarg.as y oortOCirCuitos
El componente q.... desa,roIIa "laS dos la,. . . (ra
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OTROS USOS
U. .mu$Oide de la ,eo:! no " La una tensoón .~ema lot lfensformadGres se ..-npIean Iambolln pa,a ... fillel de todo 1lpO. por ejemplo, de audio.
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Desarrolan aderTIú 00 papellmpoo1ante en los areuite. de alta frec ....ncla. c:omo transtTUSOfes o re<:eplOres de ,edIIo (poi ejemplo. en tellWOOOII móviles),
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ANAlOGI(A
Diodos Hos tnrontr.mos por fin ron ti primtr .utintiro rompontntt tltttróniro: ti diodo, qUt dtj. p.m rorri.nt. tn un. sol. dirt«ión Un diodo es una vla ele sentido único para ~ corTieote, que puede Huir sólo elesde el termtnalllamado 'nodo (A) hacia ~ deoomrnado cátodo (K) y 110 al revés,
~ cátodo, ~ diodo se compon.a como un aislante: 110 pasa naO¡¡ de corriente (al menos en teoría)
El slmbolo ~ diodo, toO ¡orma de flech~ , indica ~ sentido del reco
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negahvo. ~ical1do
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tensión Inversa . es dadr, CW &1 pOSitivo en
COMPONENTES NO LINEALES ~ical1do una tensión aKema Ilnusoldal a un cU'(:uito oornpuesto por resostencoas, OnducI.ores y cooderIsador&S, todas las corrientes de! circuIto serán SlooSOldal8s.
Los tres componentes c~edos se llaman por ello lineales . al menos en su componamlento k>eal. Los dKldos , sin embargo, son no linea les, como muchos otros dispositivos electrónicos. Esto no es un defecto, SII10 justamente la careeterlsüea que kls hace titiles en un gran número de aplicaciones.
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RECTIFICADOR
El primer uso del diodo consiste en rectifica r la cornente anema, dejando pasar solamente la mitad (una semiooda) positiva.
la ¡;gura muestra cómo el diodo blOQ\ltla la semionda n&gatllla. obteniendo a la salkla una corriente que, cuando pasa, se desplaza srempre en el mismo serrtklo En la motad del tiempo en qvtr
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Un fKrllk_ do _ jlHJu.",
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la tensión a la entrada ~ rectllicado< es negativa, diodo se polarlu Inversamente (es decir, CW
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posrtillo en ~ cátodo) Y no pasa corriente algun
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AHALÓGICA
Alim.ntadorfs filtrlndo 11 slUd. dt un rtdifiCldor dt diodos, St pUfdt obttntt UnI cOrritntf mi
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UNA RESERVA DE CORRIENTE
El condensado, lunclana como un lago ahmenUldo por un lorrente' duranla la crecrda al lago se llena; cuando ellOfrenla aSlá seco a l lago s'gue proporcionando agua al valle
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Duranta la semlonda posll,ya, la cornanta que paN! por al diodo carga réprdamenta al condensador; duranle la nagatlVll as e&le ult,mo el que proporcrona COfrlenla en la carga
Como el conden&ador M carga con loe picos, IiIlen&I6n "'Iunrna a la uiIda es más o rnentIII 1. 4 1 veces la eficaz (fTTIS) de la a~_ a la entrada (rnentIII aprolOlT\ll' dan'lente 1 V para el diodo, como
N,vela, la salida significa esencialmente filtrarta pa,a consoNar la componen le continua y eliminar la al, tema, residuo de la recl,tieaciOtr
Una $OIucr6n eficaz OOIlSI$te en aI\adir un inductOf y un eondensadDr pala obtener un filtro Le (rnduetanaa-capandad) El l"dJcIof se opone a las variaaones de comente, actuando UlrnbNk1 como acumulador de _rgla e Inlegrando eficazmente la mISIÓn de los condeosadcM'n,
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Rectifi(adoru de onda (ompleta Uu m.jor. d.1 tÍnuito (onsistt.n Iprov.ch.f .mbu s. miondu Durante la semlonda ne¡atlvlt de la tensión altema ltI1 la eolrada. por el dIOdo del c.rcu~o de la págIna anterior no pasa corriente
EIo lignifica que el tran,lonnador se aprov«:ha sólo rnrtad. aóemás. por _ devanadot paN una com· ~te c:ontJnua. COla que no ;n~
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Em MU3CJÓI'I. tMNIar 11 la de un carno6n que VU&IYe
vaclo t,as cada entrega, cando al
CIfCU~O
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puede del f&Ctltlcador.
re$OlYerse modlll-
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1KI1Ik_"'.1I I ,. lWIcIoooo.o' lO"'" h~~
TOMA CENTRAL lIbkzando un transformado!' con el doble de esporas y una toma &11 el cel11fO del devanado. y dos diodos, se obl'ltll8 el rec1llicador de doble •• mlonda mostrado en la bgura . "...
Duntnte una SUlTiIOioOa luneIonan la mitad ~ del devanado Y ellkIóo 0 1, durante la $IlOllIOidil opuesta h.ncoonim la mrtad interior Y el diodo 02.
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El (;()O(Ien$(loor se car\)ll así dos vec. . por ciclo; ent r, otras ventaj". la Intefferanc'lt a la aallda es de l OO Hz en lugar de 50, lo que facihta SU Mrado la IOITWI central del tlant1ormador c:onsbluye el punlo de ..11tI'1flC1a. es dedr la masa. con ,especto al cual '\JIran" I0Il dos a>Ct1llll'OOa .... .
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PUENTE DE DIODOS
Se puede evitar el dOble d(!val\ilÓl) ut"'zando cuatro doodos de puenll dos c:ondueIrán durlnte la semoon-
de potIlIVa, los 01I0Il dos durante la negIIt""l; . . la milis difundida
t«:noca
LOIiI dkxlos conducen dos c.da vu, con &j electo de "Inver1ir" e l Iranllom 'ado< (es deCir, inver1;, su polaridad) en cada 1IInionda. de modo q.... la comente &1 despll.za a 11 salida si&lT1Pfa en el
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ANAlÓGICA
Alimentadorfs en la práctica Alql.lnu (on,idmdonts pricticu ql.l' ,1 dlnñidor dI un .1imtntidor no pUld, ¡,noru Cond.n$lldorls • ¡n.ducto... de valo. ¡nfinlto permlliorian te6ñcamenl. un fi~.ado perfeclo; en 111 prj(:tica. !lIIIluratmenl•• latO . . Imposible. Por ejImpIII. si el condensado!' lllluado tras los dKIdoII llenI un valor demasiado elevado... c:orrlente de ca.ga
en .. práctica. los valofH M los c:ondenPdo ... de 'iltro va.lan desde p!)OOt pF. miles de pF. &$101 ",1tImot empleados pa.a oomentet elevadas
--
en los picos puIde 'HUIlaI ••c:eaiYa pala los propIoa diodos. El filtrado depende también de .. ab .orc:lón de .. carga: ai por ajemplo el allmenlador debe propor.
Un bvIn aliroonlador
utauln pOI' tanto 1111'01 eodecIladoI entre la '00 V el prtnario.
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Como deben 'ill.a, lrecllflncla • • lev.das y no los 50 Hz de la ,ed. SUS componentes 100 de peqUll/\.aS dimensiones. En g«IIfaI. M al\aden lIlrllbIén pequ&ñoI c.ondIInsadcna (por da 100 pi') en peraIeIo a los diodoII, a)Il el fin da que no produzcan Inl.rlererw:las de .adlO en c:ada cambto de Hmionda
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ALIMENTADORES ESTABILIZADOS
Los Ind uclo. U de liltro. al M' costosos (espadal. mente ., ton grandes). M ubllun solamente si " .Hlmenle indispensable
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e.tos utilizan un circuito de regulaClÓl\ enl.e al condensador de M.o y la caIga los estudiar....oa dNpI.>6s de haber int.oducido ot.os c:omponentes
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tIIbllizado • . que perm-
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ANALÓGICA
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Semicondudoru ti mino.I,dranici h. sido posibl. ,r.<Íu .115 p.(uliufI COS deriva de Su coost,UCC!Óll: no están formados po, varios fragmentos. 5,no por un único cristal de silicIo u otro material semi. conductor. Los semiconductOfes. como el silicio o el germanIO, son sustancias a
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mitad de camino 8I11re!os COOCÜ¡clOfOS (por
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e)&mplo el coCrel y !os aislantes (cerámica) Simplemente no ofrecen resistencia al paso de la COfoonle: en estos matenales se proóocen oom-
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plOIOS leo6tneflOs físicos, que of'e«In opOrtun!-
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daaes especlllles
UNA RETICULA PERFECTA
Los mater'a les están formados por átomos . qU
particulas C propoo átomo, Otros tantos electrones (Xlf1 carga negativa g,ran en tomo al nUcleo y. entre otras cosas, peflll,ten al átomo unirse más o menos estrechamente a 106 s
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En los semicondl.lC\O(9S. cada átomo está unid o a cuatro átomos adyacentes. en una estructura regula r y bastante estabte, En "" .... tal .,. 04r1
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ELECTRONES V HUECOS
Mientras en los metales los electrones son relati· vamente libres de moverse. y pueden por tanto formar una corriente. en los semk:onductores están ocupados uniendo los átomos Por electo de la temperatura. sin embargo. de vez en cuanOo un electrón abandona su puesto y se va "a da' una vuelta". deJanOo un hueco positivo Como estas car(¡aS libres pueden transportar una corriente se les ll ama portadorlll"
Amu"oCar ..... electrón 00 ..... enlace requiere energía . en oonsecuencia. los ",Ie<:t~ libres son poco$. y puede pasar poca (l(lrri¡mta (00 ahi el nornbm "semioooduc101"). El di$CIJrso caml:Ha. ai\adielldo algún átomo penta, vaJente. es decir, C()(l cinco electrones dispuestos para forma r enlaces (po< eje~o, ant"nonio, fósforo O arsélllco, los ' donantes' ). El quinto electrón. e!1 un CIeno sentido. no tiene nada que tlacef: es relativamente libre de desplazarse de un átomo al olro, haetendo de portaclof de corriente Un M ..... ....,.r..alfnr.
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DOPAJE DE TIPO N Y P
El al'iadKlo de impurezas controladas se llama ' dopa¡e' Cuando deja disponibles portadores negattvos (electrones), se denomina de tipo N Otros matatlales (po< e¡ernpkl, boro. ga lIO e indio. los ' receptores' ) son trivalelltes. es decir, tJeOOfl un eleclrón disponible de menos: proporcionan lagunas positivas Se llaman de topo P.
Asl. lenemos Il'1Is materiales d'SlJnlos. el SIlICio puro (casi aislante). el silicio dopado de tipo N Yel de tipo P floIIIcll>
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TAMBIEN lOS HUECOS SE MUEVEN
En ",1Silicio con dopaj.e de t,po N los portadores libres son electrones. en los de t,po P son huecos . Pero si estos úlhmos son sern:illas auunclas de electrones. ¿qué hacen para moverse? Simple, cuando un eleclrón se libera, deja un hueco: como en el material hay predominio de huecos. "cas' poco a poco e!1 otro: es como si el hueco se hubiera desplazado. AsI. podemos Imagina r los huecos como cargas posi. Iwas móViles.
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....,._ .... como o/ l1li 01110 Ubt.¡_G! H
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diodo d" unión
Un. unión .ntr. lu rtqionn Py Mpud, SIr rfOO se consogue dopando Un mismo cnstal 00 s;lieio de dos maneras dilerenles: por UI\iI parle oon >mpu rezas de t,po N Ypor oua con impurel3s de bpo P lO$ dos extremos ~ cristal tOfman respe<:t,vamente el cátodo (N) Y el énodo (P) la zona de oonlacto entre las dos panes se I ~ma un;6n PN Mochos componentes e~,6nKx>s actiVOS, como los transistores, están basados en una o varias uniones entre r&gKloes (áreas) de silicio de tipo N Y p, más o menos dopadas LIn - . dO unión e_U ... dH __ IIIIy--=",,'" do
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1''''''''''' 11'1
••
O O
••
O O
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oJIklo.
con~_ro.
EL DIODO DE CONDUCCION
Polarizando el diodo de mo
cátodo (zona N), pasa corriente .
• OOOOO [.·~·~~ __ o
De hecho, los electrones de la zona N, empujados por los p
•
En la umón, k:>S dos topos de poftado<'es se encuentran y S(I neutra lizan reclprocamente (los electrunes ocupan los huecos), dejando asl Sitio para nuevos pOrtadores
InvinOeodo la polaridad de la tensión aplicada. los portadores son atraídos hacia los extremos y &11 la zona cenlral no queda ninguna carga dispuesta a moverse.
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.
la corriente es prácllcamente nula, excepto una peque~a
pérdida debrn a las parejas hueco-eleclfOl'les creadas por electo térmOco
0 '0
-O O
. O .0 ' 0. 0
00
O~
.
Es corno slluera un bloqueo. que en rea lklad toma el fIOmbre de barrera de potencial las carllas 1'\0 pueden atravesarla Naturalmente. hemos slmpl,¡'cado un poeO: lOS fenómel'\Os lisicos reales son un poeo más complejos. pero el PflOCIPio básico es el descnto
Producción df los SfmiconductorfS las diadas ylas d,mis campan,ntn ,I,ctrónicas vi,n'n ... d, 115 pi,dru El silICIO es uno de los componentes más habItuales de la col1e~a terrest re: se encuentra de hecho en gran pa rte de las rocas No obstante, los fenómenos descritos se produo:;en en el Sllicio erial.lillO. el ma· tenal se funde pnmero y desp<.lés enfria. de modo q..e fOfma un linieo Cristal Como 10$ fenómenos ele<;l ' óoIC05 (!stán condielQnadas por las impurezas. el $llielO se rel in n antes a un eievadisimo grado de pureza f l _ I o . . - .010<1 _ ptO<:" _
Después se corta en delgadas l.émlnas circulares llamadas oblea s, que forman la matena pnma para los sucesIvos procesos
l'f*IHOO . ... ,... ~_
"" ""ec/tl6
REALIZACI N DE LAS REGIONES P Y N
Para fa brICar un dIodo se puede pa rtlf de una base de sil ielO ya dopado. por ejemplo de npo p, y depoSItaria saO re una fina capa de SilICio de tIpo N (proceso (!p~asial)_ Otros semIConductores se produc(!n haCIendo que las impurezas se d il unda n en los puntos deseados de la capa básiea (proceso por dlfus'6n) En todo caso es necesarIO una precisión muy elevada. porque la concent ración de los dopantes es fundamenta l para el buen lunclOMmiento de los dispo$lllllOS productdos . DttuaI6n ". ,.. Óltll'lrez..
PRUEBA Y ENCAPSULAMIENTO
En una ~a oblea encuentra n su sitio un gran n úmero de componentes Idénticos que. altérmll'\O del proceso, se dividen y son controlados automáticamente uno a uno Los que no entran en las espirales especificas. se desca rtan; el porcentaje de compOnenles buenos se llama rendimiento de la producei6n Encapsulados por sepa rado en contenedo
p8Clales de vidrio, resina. cerámICa. y cone<;tados a los termInales, pueden queda r l inalmente sometidos a una posterior p rueba fina l
_l.
Un diodo _ H M rHUlt.... _"" ,.",... ~ 1 _1Ie1ldo ",OCHO. fl ""'" coot. _ . NI .;. . .... _ 11 ",, _ _ .
36
ANA LÓG I C A
Transistores hlos vmitilts dispDsitivos son l. bu, df lod.l. ,Ifdróni(. mod.rn. ~¡o Nobel de tisiea OIOIQ
Et
Su ¡.... enc>On del lranst llO' de unión (BJT bipolar junCloon 1'.Il$ISIO<) hozo ~ .. fllInI8lurizaaón de los dI$pO$III"OS &kK:Irónieot Y. posteliolmente . de los circUitos integ rados Hasta ltS8 momento 101 dispositivos electrónieot
se
tle~aban a cabo con los Incómodol tubos de "lICio. o ,,"~ulaa termoiOnlcu. cuya mlf)lalurizaci6n era
baltante Pl'obIemátlCll
COMPONENTES .t.CTIVOS
A dderencia de los COII ,ponentes ·pasivos· hasta aho-
ra I,ataóo::lt. ej IransislOf lit un oompo"anl8 actIVO, lit
También los relés (sección Oogotal de la lección 3) controlan una cornente elevad80 con una débil, pero .on dispositivos eiee1,om&eiIinieOS: rfIlallYamente YOIuminQ$l)$. IenlOS y necesitaoo. de contente ~
ActemiIis.
_IIw ,.,.n. _ _ C(N,fou,fO _
UIt ___
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_ COII _ _ ... ,fou ... . . , . _
t,ansislOf no
se
hmlta a abl'ir y carral ej
paso, lino QUe puede "a,lIo, de una manala conbnua (.....I6gICII) la corriente que lo atraviesa. un poco como una ,esostencia variable
TIPOS DE TRANSISTORES
Ademilis de los transistoret de unoón. axiste ent'e otro tIPO los lransistores de .teclo CIImpo (FET' Field· Elfecl T'ansistor).
o.
A~
lIpos se uWizan con muc:ha trer:uenaa. loa
en
~ (8J11 sobre lOÓO eIaeIrónic:a anaIógICII Y loa ~ (FET) ~ta los cin:uoIoII in1egr1Idoa digrtal9s loa controles de poI8i OCIa
y en
Hay tamboén otros 00. "iit.¡:Q
37
\
I
en
r ... _,,'
1
•
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do tr...... tOi""
¡jo". pOIona..
ANAlÓGICA
Colector, base, emisor Los trinsistorn ntin disponibln rn dos pol.riddu: NPN y PNP El símboio del lranSlstOf de un'6n muest,a sus tres terminales. cuyos nombres (ooH'>ctor. base, emisor) (!aovan de la construcción y dej luocooamiento flsico,
l'
•
Los tranSistores más ut il izados soo dell lpo NPN , no,· ma lmente emp leados en circuitos con ahmentadón positiva con respecto a masa La Ilecha iod>ca. como en los diodos. el sent ido oonveociona l de ta oorrienle (del positivo al negativo) Que reco,re el term ina l emisor durante el funcionamiento normal,
-
•
e
oC ~
51mboloo • "'" I,MfIoI"''' /
B: ...... E _ .
CON TROLAR UNA CORRIENTE Los lranSlstoles se unl'un habitua lmenle en la lleno· minaoa conflguradón de emis or común , simphl>cada en la Ilgura
r
En este caso, la corriente de base (de la base al emisor) cOfltrola la comente de colector (del cola.:tor al emisor). que es la que eocleode la bombilla, Si no pasa corriente de la base, no pasa tampoco del colecto< y la bombilla permanece apagada' et I ,ansistor esta en corte, es decir. ableno Una pequei\a oomente de base lo pasa a cond .. cclÓn entre coIeclor y emisor pasa comenle , como si e xi stiera una 'eslsteocla de balO va lor.
.......
'-
........101 l ••
GANANCtA ~ .. na corriente de base de 1 mA ocasiona el paso de una corriente de coIeetOf de 150 mA. se dICe qoo el trensJsto< llene una ganancia de 150 voces
Obv'ilmente no se c rea oomente de la nada la _ 'II,a viena prOpOr(:ÍOI)3da por la pila o por la foonte de almantación
...... ,,-
UI -.",,1óII ylf _ _.....
El transistor actúa como e l servolreno det automóvil, qoo perm,te aplica r una foorte pres.i6n a los frenos con un ligero e8100lzo dej pie
.~
.,..._11 • I.u.rlolóll
La ganarlCl8 poede aprovecharse, como veremos.
:':-.~~:::~:~~;~:~~ ~~;';'~:.::;.~._
temasamplllicar como las señales de aOOio •.: para (aumentar el ,,",el) ten' . .: .••
• • "'" " _.•.".,. .
38
Intt'rruptort's dt' transistoru (1 trinsistar pu.d. utiliurn p.ra abrir o (ffru un <Ír(uito S, la corriente de base es lo baslanle elevada, el
l'eOSl510' se
s~lllra
el
c~eclo(
Por lanto, en una primera aproximación la conexión
está casi conoctado colector-emIsor puede verse como un interruptor cerrado.
con el emlSO<
•
" 0
~
--tl.,
•
••
1
Alternando asl enue corte y saluraCtÓn. el transIstor pueda utlli· zarse como si fuese un Interruptor, (.00
La t;g.ur8 muestra un ser.cillo Inversor lógico (NOT) realizado con un transIstor y dos reSIstenCIas: apllCarKXllensión en la entrada, la salida va a masa ,
Los pr ......ros cir<:uil os inlegrados de lranSlslOres se realizaban de un modo somllar a esle
-
y voceversa
(NOr )
En reahdad. SI a la entrada hay tensión (valor lógICO 1), por la reSIstencIa de base Al pasa una paquei'ia con;unle que envia a conducción al tranSIstor. que a su VN coneeta la sahda a masa (valor lógico O)
,~~
"' OUt _ ln
tMlfJ6rt • la
-.,
rk ....._.
CAl DAS DE TEN $ION
La conexiÓtl base-emisor se compo rta como un diodo SIgnIfica qU
En saturacIÓn, en cambIO, el colector no esté del todo conectado al emIsor: hay una tensión de saturación de unas décimas de voltio Si al trans
,,&'IIJo/or:
.... tMlIótt ala ..Uada
PefO $lla enlra(!a está a Ola&&. (O) no pasa corriente ele base y ellransislor está en corte ' el colector no abSOfbe cornoote y la resisleocia de colectO<' bene la salida alta a V~ (1).
Si la lenslÓn apli<:ada es inl"rior a este valor, no pasa comenta por la base y el transisto< no cooduce
-1... _
.---.._.. --
.......... d,o,.,.
L.,. 1, ...010101. ' dO ""t_1a
dO •• t..... ,
"""
.~I_.
39
ANAlOGICA
(structura dr un transistor (amo ti diodo. ti trlMistor SI ruli!. (on un uni(o nistll dt silido Un transisto< habitua l BJT se fabrica con Ires reglones, la central dopada como P y las dos de Jos edremos como N (en el caso del transistor NPN), Hay además dos un iones: base-emisor y baseC(lIocto<. cada uno de los cuales es similar al de un dkldo nonnal. Las tres regiones están conectadas al exterior con los Ires tennlnales B, E, La regtón central. ta base, es mtos sutil que las OIras dos.
e,
FUNCIONAMIENTO SIMPLIFICADO
En elluncionamrtrnto 1lOfIT\81,Ia IflIlsión flIl el c:04ec. tOl es ~rtl mayor que flIl la liase, lo que SIQfIIlica que la Unión base..::oleclor está inversa· moow pojarizada.
+
Por el colector no pI.ItI(kr enTrar corriente. ax¡ocqua en un diocio flIl el que se aplique
tamen\(! igll8l
el positivo al cátodo. Sin emba rgo, si se hace pasar C(.>J1i(Klttl por el empalme base·emisor, los portadores pr
..--........
OeOOrlan recombInarse con los huecos (anu.lán· dostI como portadores). pero la base es muy eslre<:ha , por lo que mochos logran alcanza r el ooIector. qva los "recoge' tarmando una corriente,
COtl STRUCCION PLANA
La plOducción de un Iranslstor con los terminale s dispueslos en ángulo recto seria complicada y, sobre lodo. resullarla impracbcable realizar más de uno en el mismo crista l de silicio.
Se utiliza por tanto una dispos;clón p tana , es decIr, con todos los tennlnates en la misma cara: el transistor se obtiene dopando de distInta lonna los di~tlrsos estralos del cristal.
Ampl ificación Un tr.nlistor p,rmitt .um,nt.a, l. La Hl'lal eléclnca procedef11e de 00 micrólono es muy debll y requiere Hr ampllficadll IanlO parll poder _ grabada en Clnla como (con ma'fO' ,azOO) para conlf'oIar un lllta'iOZ
loe. trllnslslores 101'1 ad.cuadol para desanollllr "la IIU8I. graC>ils a u.pacidad de amphllCll' ~s variaciones de la corrienle de base
$U
Pero luncionan con corr,enles contInuas. mitntr.. que nosot,os que,&rTIOS un.a tanslon Ilterna. alOflunadamenle el p'oblema se ,esuelve IAerlme<11e con la incorporación de algunos component" a~ lfica,
TENSI N Y CORRIENTE
En pnmer Iuga,. ¿cómo H camboa una tenSIÓn en una comente? Senalljaomo: con una resistencia la ten&IÓII proI/OC8 " paao de comente en la f8l11l1encia
v. ,cómo se cambia una cor,itn. le en una lensión1lTam~ con una reSlstenera1 El paso de la corrienle produce ten. 1ón en SUI e. tremos Así pues, Si poderllOl
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....... OO~
'" •• ~mn.~rI,'" lo podemos !ransformar Ib."".. ~rI,e en 00 IIfTlpllllcedor de tenalón. ai\adNtr Ido dos resasl80Cllll como se muest'a en la "gura _
-,- ., .-,r ~-
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NO S LO UN TRANSISTOR
Aunque el Ifansrstor __ propio de un amphlicador de comente. no se puede Ullwr directamenle
como IrnpIoficador....... otre» COIllPOIl8IlIes. EllO luOClOfla sólo cuando 11 corneole de base " posillva (en el caso de un NPN). " d.clr. lleva la unión base·emlSO< a conducclon Además. " ne· cesario también superar 101 0.65 V mínimo:!! de base
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Para seflales altemas." necesario un ampldicador que tunaone IambMln cuando la len&IÓII IV por lanto 11 COITIenle) de en!rada sea negaUVII
ANAlÓGICA
Polarización Unl corritnt, continlll d, fondo rUIl.ly, ,1 probl.ml d. lit nmiondit n.,.tins Para amp lllicar lamb ién 1ensiones negallvas, se puede hacer pasar siempre una cierta cornenle: la corriente de ' polarilación ' ,
serán más amplias que las de enlracla , por efe.;IO de la ampl ilicación
La ciébi l corr>enle de entrada se sum~ a eSla corriente lila, provocarnlo varlack>nes de más o de menos, pero sIn poner nunca a C(!ro la corriente o hoC(!rla negatIva También en la sahda (es deci " en el cole.;tor) habra siempre comente. cuyas vanaclones
o v~~~~~
no",. IlOl
SI ,. "",,_ lOO boj.
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.mpII1k_ " . - Iwt<""'-"
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ACOPLAMIENTO CAPACtTlVO La componente continua que se a~ade a la seM I de entrada puede ser producida, por
ejemplo, con un sencillo divisor resistivo entre alimenlación y masa Pero de la se~al interesa sólo la componente alterna: para evrtar el paso de cornenles con· hnuas no deseadas se utIliza un conden· sador de valor bastante elevaoo, Esta forma de COneXIÓn entre dos circu~os. que aprovecha un corldensador para dejar pasa , la componente alterna y bloquea r la continua, toma el nombm de "acoplamienlO capac itivo'.
La ,eslstencia Rp propofCIona una comente l ija de base. que a su vel produce una corrienle de cole.;tor. dependiente de la ganancIa (Beta) del t,anslstor.
El cirCUllO mostrado en la ligura es un amplificaoor de transIstores que funciona con ambas sem>ondas, aunque decididamenla es poco aceptable an la práClica por moliVOS que ansaguida varemos
•
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eo.",."..
Esta corriente de po lari zación al'lad ida por Rp hace que ~ corriente de base sea siempre poSItIva; las semiondas negallvas de la seflal de ent rada se limolan a reducirla un PoIMb..l6n mini ..., R, ~<_""" 110 ... t _ _ ... _ , . dO oMaI. ,,",'
42
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Punto dl' trabajo
_.
Un tr.nsistor .mplifj(dor d. b. ut.., Itj" tinto di l. uturlCión (omo dll (ort,
Para que ~n .mphfk;ador !uJlCione COIrtICI8meo!e, la salida debe M' libra de moverse en ambas direc·
•
SI por ejemplo la ""al amphtlcade tiane una amplll ud de 2 V de pico, debe h.ilbe. al tnenot 2 V de rnarllllll pOr '''iba Y po< abajO ldl"'TIII'I~. IllI-.ón en el colector óOOerf. eslar ",.. o rntnOt • motdIo eamlno enln! aIimefI\IIeIón y maNo
La tensIÓn contInua de IIoII IIda depende de la corriente de coIecIOf, Qua a IU vez es la de base mult,pllcada por la ganancia de corriente del transistor Por desgrae>a. eSl. Ultimo valor, indICado como Beta (a) o hooE. es extremadamente variable lanto de un eJelT'4llar a 0110 como con la temperatura.
' 12V
. IOV
EIo sqvf"oca que el puniD dio trabajo del trallSlSlOr ( " decir. 111 ()QITItf11. de salida) pueó8 desplazarse tIacoa la saluflICIÓn o haCIa el COI'Ie. qUllando MP
" ____l ••, L _
El mlsmo uarlalstor puede resolv9r al prob4ema, al\adlendo una resIstencia al aml.or como muestra la figura (lo que hace tambtén superfluo al de baM) .
pequefla) alrav;e· la t... 1\. por lo (¡lIe es estable
t-oo de &mUIOr Inoia por debajo de la de baM
la comenta de colector. y por tanto la tensoón re/aINa.
Sj la
-
1--
Iiboeoli.nle IafJI(lI\a(Wl arriba c:omo
(menoa de 0.&5 V). al transistor oonduee mas y la aurnan\ll. SI .ubto, oonduee de menos y la dlsmonuya D~ UI'\II <:>era tensión 500re la base, la t_1Ón de emIsor al por tanlO alll bla , y 811 consecuencia a. establa también la corroenle que al/avlesa la resistencIa R[.
PSfO la m~ COfnenle (salvo ~ de base. ralatovamen18
"b."
""'_1_11 I _N,_.I _!O . . do
11 _,..
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do
43
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11•
ANALOGICA
Amplifiudor clásico La tenSIÓn de poIariz8CiÓfl de base v. H obtiene nonnalmente con un dlwlsor reslsl lvo 111 hgura mues,.a el cueuno del amphhcador et611OCO de emIsor comun. polarizado de modo eSlable
10 "11
Los "o nd. n s~d ores de ent,~da V de sa l,da. pa ,a el acoplam,ento de la le/\al. no tienen n,ng~na influencia en la poIanzaciótl para la comente oonto ...... es eomo $! no .xJSt....an
•
En el cálculo del dMsor H I""ne en cuenta la cor,l. nl e d. base. normalmente bastante d&bil debido a la ele~ada ganancia de los translstores {normalmenla del orden de 200, ,500 vecesl,
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1
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.
AMPLlFICACI N
La terlSl6n de base se ,efIeta exactamente ogua1 en el emIsor (O.M V mlÍ$ Ilf,jo). asl la comante de RE depende de la sellal de entrada
Pero 111 misma corriente (o m&jOf ca$! toda) a"a· _ _ tan1bNkl 1\; la. tensoones en At y R,. 100 por lanto propoICIONIIH el valor de lal ,_Slenass. En otras palabras. la I mpllllcaclón (ganancia en 18f1r
_. LIIt . . dI
.;.001 del cift::uoto es més o menos la r-'ación en1'e Iot n VIIores: Ro. I f\ ." decoro 10 en....estro eJl'lTllk) t
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__ .. _Jr. ,..,. 111
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111 lUce /1«0
A/\adoendO un conden >Jaclor ent,. emosor y ma.... RE pe'a 111 sellal .. casi c.ro y la gaflf,neia es tfl6tl. camente inftnita (en la p'áCllCa depende de la beta del "8O$I$Ior y es ba.tante ~ariablel,
"--
010 _ _ , . _
INVERSI N DE POLARIDAO
•
Cuando la se/\al de la entrada va hacia el poSlt,vo. el IflInslStor conduce mé.' la corriente de coIectoI aumenta y 111 tensión en el colector dl. mlnuye En conaactIIII'ICI, eomo hemos '11510. la ...... a la salida tiene una polarklad opuesta oon 'esceeto .Ia de ent'ada en el caso de una onda '$pet'tilla (por eierr4llo l.If'III smusoide). resu"a. por tanto. desfasada en 180 g'adot
ro ,...... ."...................'- _ ,•• ro ole 0IIf,_.
El tipo •
_
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A.NAlÓGICA.
Capacidad Vdesfase h (orri.ntt altuna d. (ond.n,adorn. inductoru no nti .n fu. (on la t,n,ión Aplicando una tensión allerna sin usoidal a una resistencia pasa una oorriente que selmente elrecomdo de la tensión
En todo instante se puede aplicar la ley 00 Ohm: I _ VI R. es de<:lf, la corriente se obtiene dividiendo la tensión poi' la resistenc ia, Se dice que corriente y tensión están en fase ,
En bs momentos en los que la tensión es cero, la ronie<1te es cero, mientras qll8 durante k>s picos de la Slnusoide la comente alcallla el v~1or máxllno,
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CORRIENTE EN UN CONOENSADOR
Aplicando una tensión conti nua a un condensado<, una vez que está eargado ya no circula comente alguna.
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Sin embargo, cuando la tensión cambia si pasa corriente, porque el condensador oaOe cargarse o des<;argarse: cuanto más rápido es el cambIO de la tenstón. mayo' es la corriente,
"
QtlsaNando una sinusolde, se ve que aUerna cambios veloces (por ejemplo, al paso por el cero), con inslantes de relatIva estabIl idad (en los picos).
0-- ,
La COfrient8 alterna en un condenu dor será po r tanto m{nirna cuando la tensión es máxima" iY máxIma cuando la tensoo es (;(IfOl
En la figura centra l se ve que la conlente alterna en un conc!ensador es también una slnusoida , pero anticipada SO' (un cuarto 00 ck:lo) con respe<:to a la tensión, Lo mismo ocurre con las bobinas, sólo qll8 en este caso la corriente (s
Es léciI recordarlo, """conSIderando que los inductores ltenen "inercia', es doclf, reaccionan sKlmpre con un cierto retraso a los cambIOS 00 tensión,
ANAlÓGICA.
Ructanda l. (orri.nt• •h.ru.n (ond.nsidoru t indudortJ d.p.nd. d. 1.. Si una tenSIÓn alterna varia muy despacio. es OE!cir. 1;ene bala frecuencia , un condensador ooneclado a ella se deberá cargar y descargar con meJ1O$ frecuencia: por tanlO la corri<3nte será menor. El valor eficaz (rms) de la coniente ql)Q atraviesa el condensado< depen· deré pues de la frecuencia de la tenslÓrl aplicada: cuanto mayo< es la Irecl)Qncia. mayo< es la comente. Dependeré también. naturalmente. del valor del mISmo condensa· do<: un condensador más grande reqUflflrá más ooniente para Cilrg8rse y descargarse.
REACTAN CIA
Considerando s>empre los valores ellcaces (rms). podemos aplica r la ley de Ohm y diYldir la tensión por la COfriente Obtenemos la '(laCtancia . es decir la ·'esislencla en alterna " de condensador(lS e indUclores (elementos reaCl ivos) . La reactancia. igual que la resistencia . se mide en ohmios; su simbolo es X. Un e~mento reactIvo se comporta asi como una resistencia yarlable con la frecuencIa, además de con el desfase de 90' de la COfrHmle . La figura ml)Qst,a las fórmuln para Cillcular la reactancia ; se debe observar la presencia del lérmlllO 2KI. a menudo Indicado como "jrocuencta angular" O) (,adianes por segundo).
____-c-j_cc'';ndensadOt ReClCtancia 1 / wC en ohmios
.._o
o bien 1/ 2nfC
Induc t or rol o bien 2lffL
1.0,-:
1'1 13.14 0fI''''' .¡ ! . ~ower.:"'"
r.oo-,.,.
EJEMPLO DE CÁLCULO
En el cirt:uito de la figura, la lensión de red (220 V sinusoidales a 50 Hz) se ha aplicado a un condensado< de 1 ~F (es decir. 0.000001 F), La .aactancia a 50 Hz del condensado< es:
x.: oo 112KIC oo 1 1 (6,28 x 50 . 0.000001) '" 3184!l La corriente. segun la ley de OIlm. es por tanto: 1 .. 220 f 3184 . 0.069A oo 69 mA
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Hay sin embargo una dile'enc>a importanle con re5pecIo a una resislenc>a ; pasa COfriente, pero no hay ninguna disipación de potencia ; la enef9!a se mueve simplemente hacia delante y hada atlás
lUI4 11 (110
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Impl'danda In los
una reslsteocia pora ni ul"\ll reactancia pura , sino una combinaci6l1 de ambas: se llama Impedancia.
se pu&den l umar.
La corr iente estalla en lase con la tensión si
o
únICamente estuviera la resIstencia, desfasada 90' si solamente estuviera el condensador,
Como la corriente los
'"
m~ ~ .
alrav~sa
a ambos , es necesano CO
o
lase: todos k:>s cálcuk>s deberán tenefH en cuenta.
re I
f.~ <~"lfO"' ''
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r• ..01111 .. ni
M I ,,,.. r• ...,tl ,,,, tr-. ..... . ¡.,I.... ~ ~.
El valor resultante de los dos componentes r>O es ni NUMEROS COMPLEJOS
Nos referimos a UNI útil herramienta mat(lmát.;a: 105 mimaros complejos. formados por dos partes d,stintas la pal19 real y la Imaginaria.
Se pue
c.,tnI.... ¡-. c.....
_
para ind icar amplItud y lase de una tensión o corriente alterna.
.
•
do!'_r , ...
fl """"'~ J • ., - " .. PI_
_
..
Como alternatIva . se pueden indicar con un vaklr absoluto y un ánguto (forma ~a r). úmes por ejempkl
. ... ... ~
po¡. (.mpjltud MpIo).
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....~ •.... ·-.
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CALCUlOS EN LA PRACTICA
•
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•
•
•
• •• • "• • • • •
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No profundIzaremos en los cálculos ; oIlservemos sin embargo que . representadas impedancIa y reactaocla (o amplitud y lase) en un solo número complejo. se cumple nuestra ley de Ohm de SIem pre
~
-
-
•
La d lfereocla es que los cálculos se desarrollan con números complejos, y el resultado (por ejemplo. la corriente) será un número complejo q ue Indica ampl itud y desfasa con respacto a la tensión da a li mentación
t_ .
MuclIar .lOI
t,~,
c"" ,," .... rOl .ompNjoo. 1 .""...
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ANALOGICA
Pott'nda Vrt'faSt' Pu•• 1mill.imo rtndimi.nto, (onvi.n. que I."d .Iidric. vu "u;",,,,,,~ ~
..
Mucllos dispositivos oonectados a la red , como motores y transformadores, pueden tener un cornportan'\lOOtO más o menos rellCtlvo (normalmente inductIVO) 00 determinadas condiciones.
La corriente no estará por tanto en lase con la toosión aplicada: una pa rte de esta corriente se moverá simplemenle haCIa delante y hacia atrás sjn producir potencia Circulanóo en la resIstencia de los cables. causará sin embargo pérdidas de energia, especialmente molestas (para las potencias en juego) en instala· clones industriales y líneas de d istribución
..,..,t" .. _rMId_,
u.o t t " " -" -"" ~"IM ....,_ _
... ,.., "(, Ido ... la
••
~~,
ont,.~.
y
POTENCIA APARE NT E Y POTENCIA REAL
Si corriente y tenslÓll no están en lase. la polencia ya no es simplemente el producto de la tens>6r1 por la comente .
La 'elaclÓIl ent re potencia real y polenc'a aparenle (W I VA) se llama lactor de pol encóa, su vak>, ,deal es uno.
Este úll imo representa sólo la · potencia aparente·
_ _..-......
de un dispositivo elé<:trico. indicada no ya en vatIos sino en vOltamperios (VA)
""
La potencia consumida efiealmente, o potencia real, es infe~ la corriente sigue pasando en cualQlJrer caso. por lo que la instalación e~rica se dimensiona
•
'''''''''''''''''I
-"~ ' -
para la potencra aparente
--,..... ¡ ... _ ..... ... ,..,/60 ..
pot .... '" Ip.ItflIto
1M W>llMII¡JMot): lo '111/11""
H ~. . .
El factor de potencia se indica también como '005 ",", es decir, el coseno (un operador matemático) del deslase "'. que se lee · Ii·, Este ú~imo no es otra cosa que la diferencia de l ase enlle tensión y corriente: si están en fase (", ~ O) , sign ilica que la carg
u.o ""'...." •• ~ .... do .., _ , 011..... _ tMoIótI , _"""'nto.
"
dofflHll ont,.
A~A LÓGIC A
S4.'CJuidor d4.' 4.'misor 11 ustrilmOi il9UnilS confi9urilcionu clhim d, 'mpl,o d, ros trinsistorn la figura muestra un s.f!9uidor de emisor. un cirCUllo e~nta l. pero muy utilizado Aplicanclo en la base una cie rta tensOón . en el emisor se recuperará la misma tensión menos la ca ída base·emisor (0.65 V más o menos) . Si la tensión a la salida luera más bala. aumenta ría la corriente ae base y por tanto la de colector. subien do as í la tensOón de emiSOr (y viceversa).
~H_:~ I~H_
",_.
lIfluo ~ ~ do NN.
f--'. ~
"'- "*',.,.•...."... .", • • _
0.65 V.
GANANCIA DE CORRIENTE
La tensKln a la salida sigue lielmente la de entrada: si varia en un ~!:!;;;2~~ voUio. también la otra hace lo mismo, En ot ras palabras. la ganancia de tenalón es , ; pod rla parecer que el circtJito no es '¡¡il,
asa~'d~'~)~~~~~li~~:~~~~;¡~~~:~J~_':
la proporóonada a 1 por Perotanto la de carga que requlf!ra una que se dispone
C - .. . . - d o _
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" _ _t ldl~
""'~"..-,- _
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REOUCCI N DE IMPEDANCIA
Si una salida tiene una elevada resistencia interna . basta poca corriente para Que la tensión decaiga: se dice Que tiene una elte impedan<:le_ lXI ~ de emisor tiene sÓ'1 embargo una bIoja imo pedancla de salida y una alta irnpedar(:i¡I de e<1trada: es clecir, propon:iana. mucha comente pero absorbe poca.
Si una luente de alta Il'I"opf!(I¡incia está conectada a una carga de baja impedancia (como una resistencia de baio valor), se crea un divisor: el nive l de ~ señal se reduc9, El seguidor de emisor, funcionando como reductor de impedancia. permita resolver el prob4erna: am~¡I~ cando la corriente es como si se redujera la resistencia interna de la luente,
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ANALÓGICA
Control d" la (arga h (orri.nt. d. (ol.ctor pu.d. Ictinrsr o dUlCtivlrS', o bi.n r'9ullrJ. d. un mado continuo El circuito mostrado en la Hgum emplea un tranSistor como Interruptor pa ra encenciero apagar la bombll la _ Hay una imponante ganancia de corrlenta , ya que la comente absorbida por la base es inlerior a la requerida por ta bomb illa Hay también una 9sn8ncla d9 tenelón , aunque me· no.-: en el ej.emplo, una variacIÓn de 5 V en la entrada produce una variación de 12 V a ~ satlda. Para cerrar bien el tmns iator, la corr ien te de blIse, mu ltipl;cada por la ¡¡anancla (fl), debe se, al rrn¡nos igua l (mejor SI es mayor) que la requerida po' la bombilla.
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El t,"""t", .. c~rr.
J6I<¡
CONTROL LINEAL Y DISIPACI N
La diSipación 811 el interruplO( es muy baja: pero las cosas cambian si Il() nos limitamos a conmuta<. sino Que por ejemplo Queremos variar de modo cOflllnuo la luminosidad de la bombilla
El peor caso. es decir, la máxima disipación (y calentaml9f1lo) se tiene cuando la tensión de ooIe<;tor eslá a mitad de camino 8I1tre masa y ali mentación
vJ•
TRANSISTORES COMBINAOOS
Para aumenta r la ganancia, y por tanto reducir la corriente de base requerida, es posible utilizar dos tr8nslstores uno detrás de ot ro. incluso en el mismo contenedor. la conligu ración Osrllngton . bastante difundida. puede también adqUIrirse como componenle ya preparado; la ganancia es alevada (1000 o más. Que para los trans istores de potencia es un valor notable)_
, •
I/J Lq,
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Ir-" " ~I y
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Por el contrario. el Dar1inglon 00 coerra perfectamente. es declr.1iell8 una tensión de saturación bastante ele· OH " .... rll...... __ 111» .... _""',..,,.. DortInJl .... vada (mduso de más de 2 V). a menudo Il() deseable_ par• .orl. 1M .om....l•.
'iI/fIMI(;r.
50
,
Transistorl's (ompll'ml'ntarios Am,nudo rnultl útil .mplurtrnsistorrs PMP y HPM.n.1 mismo (ir(uito Aunque se empleen con más ¡,ecuel'lCia k:>$ l ,an5'5lOteS NPN. nada impide Ulilizar transislOO'es dej tIpo PNP complementario.
_.
•
Resuhan oitiles, por ejemplo. en circu~os en los que la tenslón de al imentación es negativa . como el ,"terruptor
mostrado en
la figu ra.
La oo,r;ente (conver.c;onal. 001 positivo al nttgalivo) sigue 50ampre el aanUdo de la fie<.:ha indicada en el transistor. como se ve por las nechas de la figura. Utilú_ l1li Ir.... ,.,., I'NP. e _ t•• """ ...,.." ... ,., do lIIt Nf>I
y , .... _
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INTERRUPTOR SOBRE LA ALtMENTACIÓN
A menudo resu lta útil Int(lrrump
podemos darnos cuenla de (lue se puede utili· ~ar un transistor PNP . termInando en el es· quema anterior.
se puede controlar la '.'...'I!pIOf .. 01 pooItt.o: el ',anol, '''' PNP " 01 Jnr."",nl>l """,¡p.¡.
_,rolado ,.". el NPN.
base
con un
interrupto<
nom181 NPN. que tome corriente 00 la "aHmen1aCIÓ<1" del PNP. es Oeclf. en realidad de la
masa . como muestra la figura
CIRCUITOS COMPLEMENTARIOS
Comb4nando s sl un NPN y PNP. es ~ible reahza, ci,CUltos que se compo!'Ien de un modo simétrico, tanto hacia alImentación como hacIa masa.
.v'• "
La figura mutlSlra el p,;oc¡p+o de un &eguicIo( de amiSO( c omplementarlo, en el Que se basan por ejemplo las
etapas finales de los ampld>caOOreS de audio. La Vflf'SI6n mostrad
--.-.~orIo.
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fto/l.ljM
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-
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ANALÓGICA
Generadores de corriente constante Un trlnsistor s, pu,d, utilim pm mlnt,n., (onsllnl, ,1 ulor d, unl (orri,nt, El seguidor de emisor puede verse como un generador de lenslón constant • . El intento de reducir ta tensión de emiso< aumenta la tensión B-E. por tanto la comenta de base y en con$OCl.lencla la de colector. que sube la propia tensión.
'.
Aplicando esta tensión constante a una r •• lstencla otltenemos (según la ley d9 Ohm) una COfriente también constante. depend iente sólo de la tensión de base.
-
Gene,_. _ ,.v, _ v"
Hemos visto en la lección 11 que esta tt\(;mca se puede ulllizar para polarizar de un modo estal)je los amplificadores de 1ranslstoras.
do
quo • ..,.,..,.
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conol ..,.:,. . . - 1.... " r ~ 9.15 V,..
LIMITES E IMPRECISIONES
()bvi¡amenle no es posible hacer pasar la corrioote estable, si la Cl rga no lo permhe: por etemPlo. si hay una resistencia de valo<" demasiado elevado En condiciones normales, ~ circuito mantiene la corrioote tanto más estable (al vana, la carj)(l) cuanto más elevada es la j)(Inancia del transisto<. Po< la resIstencia RE pasa a(iemás la corriente de base: &i la B es ba¡a. se conVlefte en un porcootaje siglllficativo de la oorriente total e interfiere con la regulación.
CONDEt¡SAOORES y CORRIENTES INVERSAS
El C",CUltO moS1rado en la ligura. un seguidor de emisor oon un gran condensado, como carga. itustra dos posibles problemas.
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I
Conectando la entrada al positiVO. se tiene una tuerte corriente de arranque: el condef1sador descar¡¡ado es como un eortOClrcutlo que puede dalla , eltransislor. Poniendo después la entrada a masa. el condensador cargado aplica una tenl16n Inver$¡! a la unión emlso<-base. que norma lmente aguanta sólo pocos
v.;>tios.
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'
Aparte de posIbles pro1ecciones. los problemas no se producen si el control del lransistor cambia lentamente en lugar de a sa~os.
Loo <""'Iomad"."'- <:_ pk
52
ANA L ÓG I CA
Diodos hner Una limiLuion df los diodos pUfdf IIfqU I m una madtrístiu ¡ntflmntf parl
,
Cuanclo la tensión Inversa aplicada a un diodo se aproxi ma al Ilmile de ruplura, empieza a pasar corn.enle en el "senlido prohibido" de la unión. Esta corr~nle puede no ser deseable y da~ar el componente, paro también se puede ullllzar con ot105 ',nes.
Se debe a fenómenos liSICOS, llamados "efecto ava la ncha" y electo Zener ; este liltimo puede conlrolarse dosificando con exactitud las impurezas en el silICio. los diodos Zener aprovechan espa· cialmente el segundo efecto, de modo que dejan pasar corriente inversa a partir de la lenSlón deseada, por ejemplo 5,6 V
TENSiÓN Y CORRtENTE
En conducción directa, es oacir, con el poll itlV<) apticaclo en el áoado, un diodo lene' se comporta como un diodo normal, dejando pasar la corriente Invirt iendo la tensión pasa, como siempre, $610 la minúscuta corriente de pt'irdida , mientras la tensión aplicada se mantiene baja, Cuanclo la tenslÓll se aproxima al va lor de lener, la resistencia del dispositivo haja bastante y por tanlo la corriente sube répidamenle, como mueSlra la figura
El uso princ ipal de un diodo lener es como rt!!lul~d or de lensión, polarizaclo inversamente con una resistencia en sene como muestra la figura. La tensión a la sa lida es Igual al valor de lener: SI lue ra superior, el diodo lener absorberia más corriente. provocando una mayo r caida en la resistencia y reduciendo asi la propia tensión El punto importante es que la tensión a la salida J10 se ve afectada (a l menos te6ricarnenle) por las variaciones 00 alimentación: ya sea de 10 o de 20 V, a la sali·
53
da se llenen SIempre los 4,7 V del diodo
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A N AlÓG I CA
AlimcmtadorfS fstabilizados lrn.r ytrJnsistorn p.rmitrn obt.n.t Llnl t.nsión ind.p.ndi.nt. d. l. m91 En un alimentado" los cambios en la absor ción de corr iente po' parte de la carga causan variaciones de lensión y zumbklos de fondo, SUpOflgamos po, ejemplo que los devanados del transformador y de kls diodos redirectOfes tienen en total una resistencia Interna de 0.5 O. Una variación de carga (corriente absoft"da) de S A causa una variación de tensión de 5 x 0 ,5 _ 2,5 V: inaceptable si el circuito está alimentado con una lenslÓn estable, por efem plo 5 V.
En lugar de aumentar la disipación en el diodo Zener, se puedo utilizar un tra n, lstor como seguidor de emiSO(, tal y como muestra la figura _ El estabilizador de diodo Zener debe únicamente proporciona, la corrlenta da ba se doltrMsistor, que se ocupa de regular la corriente p,inc ipal.
La tensión de salida se estabiliza con la del diodo Zener, menos la caída basa-emisor (más o menos 0,65 V): permite al I'anSlslor mantenerta constante . ,,,,,
1. '010 111
Si la ca ' ga ,eqUlriese también únicamenle 10 mA. en la ,esistencia Rl (de , KO. ve, p,égina anterio,) caerlan 10 V Y la tensión de salida descenderfa a 2 V. muy po, debajo del vakl, deseado,
0.73.0., 4.N.["Nt""
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El serocillo estabilizador de la p,égln3 anterior. formado por una resistencia y un diodo Zener. es aceptable para cargas muy ligera • .
7,3V/ lOO _0,73A
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liMITES DEL DIODO ZENER
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54
Reducir RI. como en la ¡;gura. resolve,la el p'oblema. creando sin emba ' go otro ; en vaefo. es deci,. en ausencia de ca rga. la coniente en el diodo (y por tanto su disipación) seria alevada.
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~
Disipación en el regulador Los llim.ntidorrs fstlbiliudo5 d. tipa linul dmochln mllch .. ,n,r,i,.n fOlm .. d. cilor El estabilizador de diodo Zener y Iransistor es de tipo lineal: se
energla y Un calentamiento del propio transistor', que quizás requiera dis'PaOOres metálicos.
compol1a como una ,eslstencia variab~.
da
que regula la coniente modo que se mantiene
Veremos cómo 105 reguladores más comp lejos de conmutación resuelven problema con una tknica el radicalmente dIferente.
constante la tensi60 . Como po< el transisto< regulador
pasa co
CJ ...... ,,--1dIl .. 01 r,_lor... ~ H
""M"..,. .... _ , JI _
IMI,.,.,.", "If'r.,.
Ello imp lica un derroche de
......
CAlDA EN EL REGULADOR
Para minim izar la calda de tens;,)n . y por tanto el calentamiento. la tensión de entrada debe se, baja, aunque Siempre compatible con ellunciooam ianto del circu ito .
Para el calentamiento. el peor caso es sin embargo a l contrario: máxima tensión de red. y máxima necesi· dad de corriente por pa rte de la ca rga . ..~
La tenalón de enlrada idaal es aproximadamente de un pa r de voltios más que la de sa lkla. suliciente para al estabilizador de dHxlo Zanar y para la ca lda base-
emisor. 12\'
Por oasgracl8, la tensión de red de la qua provieM &S variable (por 8jempkl de 195 V a 245 V): el CIfCUlto debe lunciona r en el peor de loa caso. , es decir, con una tensión mín ima. ~16n
La regu lación al vanar la carga es en cuak1uie r caso Imperle-c:la , a causa de ~ corriente de base y de la res istencia imema dell ranSlstor. lo klea l se ría introducir una retroalimentación , es decir. cootrolar la tensión de salida y regu lalla en CQtl. secuencia: veremos a cootinuaóón cómo obtenerla
101.,,_.
Exl.r", ...... _
55
.. do rOMión
u..._ '" Iwm.o do clr
ANALOGICA
Protfcdón df los ali {I ftKt",Ji.
prt'ff'llir tos ,1O~lrIlllS ouN-llol , ..
,.,¡".....".¡ .. , "'" •
En callO de cortocircu ito, el trarWstor regulador intenta subor le tensión dejanclo pasar más corriente, tlaSIII ponerse en oondur::r::i6n completa POI tanto, pasa toda la corriente que la entrada puede Pfoporaorlllr, causando roormalmente la dealrucclón en pocos mibsegundos del propio trarlSlSlor.
Menos drbllCll. pero igualmente nocNI, es unpIe. mente una aobrKllrljla con más corriInte de " p"eYIIII. el trill"IIIIStor se calienta demISiIdo Y su
_M"'"
O u l,"' " I. C_ " . . _ _ ,. . . ..... .. , , - .. l' . . . 1000 _ _ .., _ , •
\
~
LlMITACION DE CORRIENTE
Con una ras,st8fl(:'B en serie y un segundo transostor se puede constrUIr un IImltador de corriente, como en el esquema de la 1Igura
Sr la r::oo II1II ~oII en As s.upera el valOf máJumo previstO, la ltIn8ión en _ oIIKlrem05 manda en COOdUOCl6n a 02. qtMI Impide _ r posterior oonIente de o.M al 'eguIador al
UL rflIStllf10Lll
en
•
_ . -
Mrie Ra se calcula de modo que
0.65 V cuanclo es atraYeSado por la corriente ""'.Im.a prevista. Su presencia lIL'I""LpIIOfa un poco " ~lacoón de la ten5lÓf1 poopordOne
.~
~. ~
V _ O,U
_lA. .. 100 .. _110 /1. 11.,-3. O.D
V; ~~I"
·, .· .... ,..", . ..... _.QL
llUtTACI N TERMICA Aunque " eomente es lirr\jtada , el trat\$l$1Qf regula'
se e.lltnta bf,$tanlEl:
para fMtar $Dbtedi"'lIIl$II)na< su ~... puede ao\ador una protec:aón basada en " temptf8tura
dor
Puede tratarse de un
~ IntemJplOl'
tlkmoco
(temlOIitato) o de un CIf'CUIIO electrónico mM ,elnado debII en cualquier caso apag.¡or el almenl&do< en callO de calenta,...,to del regulador
Lo. alimentadores de cir cuito In l&grado están caSI t:OfIOaL'aIItO como
"""P"' protegodos tanto oontrlI el contra el calentarrwnto.
......
....... t.ooIo~.
.
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pool .... ,.. cotor •• . _!_!~.
56
~
---
ANA L ÓG IC A
Transistor,s d, pot,nda Cuando .ntran .n ju.'Io .1.Vldu (Orri.ntfi y pot.nciu, s• •".(0 Ir>dU50 relrigerando pertectamenle un IranSlstor. hay un limile en la polencla máxima que puede d< sipar. limile indicado en los datos téallcos OOITespondienles (por ejemplo t OO W pa ra un tranSistor de potencia) El produ cto de la corriente que alfa~iesa el IransiSlor por la le nsión en sus extremos no puede supe rar este ~alo< : 100 W permiten 5 A Y 20 V, o bien 10 A Y 10 V.
Un soro Impulao de corrienle puede ser también muy elevaoo. aunque breve : por elempJo. podr(an lolerarse 10 A Y 20 V duranle 300 1'5e9, aunque el producto dé 200 W.
SEGUNDA RUPTURA
No es solamente la temP9ratura de unión lo que planlea un límite a la comente que puede atravesa r un Iransistor BJT, La corrienle está también limitada por Jos cabl u de unión entre los lermina les y la propia unoón. que pueden ca lÓffi
necesano mantener la corriente muy por debajo del valor calcu · lado dMd iendo la potencia por la tensión,
breakdown , basta nte marcado por las altas tensk>nes: sin embargo hay en realidad una discreta t~ e rancia en las comparacIOnes de impu lsos de cOfriente muy breves
R.sist.ncia tirm' ti ttmp'flturl .fiUI d. l. uniin d'p.nd. d, l••fimi. d, l. ,liminuián d,1 la poIe
,
Se Irata natur. lmente de mejorar la condue<:1Ón del ClIIof. es decir. radUClf l. resls tenela t'rmlca entre la unIÓn y.1 entorno externo,
ConskJera ndo la dlferanci. de lamperalu/a corno un. tensH)n. la potenc;ia dl"¡)f
.- .
DE LA UNI N AL ENTORNO La 'MlSlenoa t~ .. eqlffll en "CIW o grado • een lig~. por v.11o SI por e¡ernpio es de 8 CIW. una dlSlp&cl6n de 15 W provoca,' un¡! dde'enN de , 5
":.
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PI
~ 8.120 · C
- - -•• - "
llHlllOtICOo
-1'1
La unK)n del transistor (o de OlIO san\ICOflductor) " ..-.contrar' a una tempenl1ura .uperlor de 120 ' C eon ""'1*10 • la tempelll1ura ambiente
",.".
Se COI'\SIÓ8ra el peor caso de lernpllf'B.lUra amboente. por 11811 ¡pIo, 70 ' C. V se llIIIda la dlIerenclll de tehlPlHalUra causada por el paso del calor, La unión seré PO' lanlO de 70 'C • 120 · C .. 190 · C . presurTllblemente denlro delllmue aceptable (a lreOedOr de los 200+250 OC pa ra los IransJstores de SIliCIO),
P••• ",.nlene. baJa la I.mpe.alllra de urti6n induso eon pOtencaas irTIporUInlH. es neen.1IO rl'duclr .1 m rnlmo la reSl5tenoa t.rmlCl
-"....,.. *, 1..... -'-~~:;'I'
,,,.
2
obtiene ~ 11 e,.;stente entre la Ur"llÓl'l y -' encapsulado. entre -' encapsulado Y el posible disipador, y fil'\l'llmente ent.e -' dISIpador Y el ambiente
e lla ':'It"na depende \aml:li6r! del movimiento deI,ire
U'I' circulad6n natural (eonveocIÓn) o fomIda (VI&I1to),
, , ,i<, . """ti, <"",. fntr;~"~':i':':~nt:~c:¡:~ l.
COI'1sklerlciooH térmK:as y el fenómeno second brea koown hm,tan la corrkml e CO
Uan,rllO(,
.
Pnxll,lClf 1110.lslor.1 de ~ni6n de gran potencia r..u~ 1I11tCOnÓm1Ca y pr6ctJcamente poco conveniente Se pu&l.le dlYldlr " comente entre vanos Ir,nslltorta, de modo que cada uno sopon. sólo una frllCClÓn de la ~
ESTABILlZACION TERrAte",
Conectando
,,~nt.
en paralelo dO. o "",
trans.stor.. BJT, .. darian pequeflas d,le'li'IC>IIl de
producctOn en la ganancia (B) y In " tensión
~se'
emisor (V.).
Uno de lo. lranllslores condllCirla. y !W calenta rla , más que 101 demb; pero el calentamiento produce
una disminución de V.. y. por tanto. una mayor comente de base (r de colector).
El IrlnllSlor !Ni. cal!8flle reclamarla asl una pana a'-
•
"'...,.. _ _u ... _ _ ,.,,.,._._ ,O<
,
1M . - . _ do M' . , ..... """""" .... , . ..
MEJORES SOLUCIONES IGBl V MO SFEl
LO!! tlansl.tOle. de unión no se uhlil&n ya para altas potencIal; se prelleren k)s IGBT (Insulaled-Gale B,polar Tran,I'I01: lranll5101 bIpolar de puMa li,ladl) o los MOSFET. Estos últimos no sulren La segunda rupl\l... y I0I"l lutou"bUizenlH su tensIÓn de ' pu&rta' (eI.,qurvalente de La base) sube al aumentar la tamper.tura
S. puIden por tanto conedar en paralelo .In ~_ 1IdIcoor\II1es. y consecuetlle disIpaCIÓn y cakMI de tenSIOn . como veretnorI en la lección dedicadII a . . .
Q.l
1'.,.,...
~
59
ANALOGI(A
Conmutador.s d. pot.nda (n
.1 •• "1",1",,
su UlO (omo inhrruptor, l. prufnd. dt corritntts
En un trans,stor BJT utihzado como inte rruptor, la pol encla disipada (V x t) es teóricamente siempre cero: realmente esta abierta (1 • O) o cerrada (V • O) . En realidad, cuando el transistor está cerrado existe la dis,pac,óo causada po r la pequei'oa teoslóo de saturación
a
Ademés. eo Jos traos,stores de potencia la está norma lmeote bastante bala, por Jo que la corriente de bese roo es supe rflua. Debe asegu rar la completa satursclóo eo el peor de Jos casos. es decir, la m(n ima gananc;a (a) y/o un exceso de corriente causado por uoa carga capac~iva.
TRANSICIONES PELIGROSAS
Si la potencia d,sipada en la saturación (cerrado) es bala, y la de corte (ablerla) es nu la. hay ~n embargo uoa fase critica: la de transición .
bajas, especlalmeote si la carga es ioductlva. Pa ra ellltar dal\os, la traosicOón debe ser cuaoto más rtlplda posibie. lamo más si se repile con una elevada frecuencia.
El paso de un estado a ol ro es mas o merlOS rápido. pero en cualquier caso gradual: se tiene por laolo una cie rta disipación de potenc'a. Cuando el transislor está casi en corle. la tensión en sus eldremos es elevada: existe riesgo de second breakdown inc luso con oorrientes relativamente
r.. o....... t.o
ro"'."
VELOCIDAD DE CONMUTACI N
Las capacidades Internaa dell ranSlstor ralafltizan el CIerre y aumentao por tanto la di ~pacOón: para carga~as es oecesario enlllar más comente de la oecesaria en la base.
En la aperlura. el tran~st or debe vaCIarse de las cargas res>duales anles de pode,se abrir: también esto requiere tiempo
En particular, el e' ecto Mlller causado po, la capacidad C-S (ve, Iec<;:Oón 11 de Componentes) I,mita la veJocid.ad de COflmutacOón, expresada en
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OGI(A
Ondas qUl' Sl' "'pihn Alqunos tipos dt stñllts cidicn son (omunrs tn los dr(uitos tltdróni(05 j profundillmos tn ti ttml introduddo In 1.. lmión ~ La tInUSOIde se puede ..-.contrar en muchos renOnaturales representa el ~po mtis senaIo de otellac:ión
metIOI
Recon.mol! que .. Iormio Y .. frecueroa do! las ..... Ies SiOlIIOidales 1'10 ~ en QICUIIOS compuasIOIIKIIo por oorrp::onenles N....... (resIStenCIaS, bobwoal, conóen5adoresj' carn/;loe; sólo la ampI~ud
E. llnu$Oi(!al, por ejeiPIplo, el lIOfUdo prodUCIdo hae>el'lClo VIbrar un dlapllón para afinar ;nstrument05 mus;cales Su eqUIValente electr6Nco es un clreu lto resonanta, en el que un condensador y una bObona intercaml}lM cont..'luImIInle ener¡jLa, genetlIl'lCIo como decimos
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~El ·v o/"='Ho , t
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LA ONDA CUADRADA NO EXISTE
Son bastante comunes también In ondas cuadradas en las que 18. lensi6n H aUama paliót!'camente enI.. dos valores boen defirndot (por eJf!mpIo L y H en los O=,t06 dog!la!es). A d,ferenaa de 18. SlI'IIISOOde, que e_lSle realmente. una onda cuadrada es un Idaal 18. tensIÓn 1'10 puede
camboar Inslantáneamenle entre dos valores, 111'10 que debe emplear un CiertO tiempo.
ba¡a hacia tierra, los 'ren," de IUb
lIi Iigura muestra 110 dife
En rlNllklad, como lamb
.r.
~
"_Io~w=,,'"
..
ONDAS CUADRADAS y CIRCUSl OS LINEALES
MAa aU' de los lim.tes descnto& anlonor-
mente, 18.1 ondas cuadrada. puedefo allerarH de manera notable InCluso en CircUitos ~neales La 'OOUII mueslra .... onl&grldOf pnrruUVO (RC) y un dlt_l.dor (CR). en arTtloos ea_, .. IenUl carga del eondensador prOduce una iorTnft do! onda
pulimente
~&rerIle
1.IoI1nt.......
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_ ".. iIW "" _ _ _ loo """,",lo,
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ANAtOúlCA
Sumln40 sinll.oidu d, fr'(II,nd, múltipl, un. d, otl., s, pu,d, (onstruir (UlI~uirr form. d, ond. Et matemátICO francés Joseph F"O\Irlar óemostró q.... toda oflda ptlnodoca pu&cie cons.oerarH como suma de una serte óe ondas Stnusotdales (lene óe Fourier).
la pnmere "nulOide. llamada fundlmentat. llene la misma trecUIf\CI.I de la onda que se .... a conslnlH ,"""tras q .... "', demás (arm6nIc. .¡ loeroen trecuenCI3 multtple de la fl.Kldamenu.1 Según la onda deMada varian smplltud y fase óe cada armOnic •. el OOC ir, el ",vel y l. posidón hacta OO I.nle o hacitl "rá' (retrasada o antic ipada).
_ . _-- • _.
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1M 1Nc......¡" _ _ ~ /f). _ _.. ( JI).
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CONSTRUIR UNA ONDA CUADRADA
Por ejemplo. una onda CUildrada se puede 001_ aumando la fundlomental con sus 1rm6n1c.. dl.pare• "'" prwnera es de l OO Hz. se ~ ~ de 300 Hz. 500 Hz. 100 Hz. etc
"'s
MM"' •• rnIÓnICIIS" (l.eereclentll • medida que sube l. IrecllOOCill, 18s .rm6noeas se hacen más Oéboles
Ulamplltud de
-
Cmeno emplrico cuanto más .ngulo •• " la onda, má. .rm6nocas s ....... $OIda1es son ~tias para datinorta por complelO
lo _ _ 1_ IoMljl/lhJd H lIMo ..... pt/IINr. . . . .. 1mlI<16rr 1M _ • _ _ _.
Par. conslruir ángulos netos y pnlClSOl como los da ooda cuadrada !deal, se netils ttarl. un numero In! ln lto de armónicas
UNl
0100 FASE Y ARUONICAS
Nuestro oldo (o, mejOr, cerebro)" tapIll da distngurr '" fne rel.tlva da dos ondas dist,ntas," decir. cuanto está retr.sada una coro respecto ala otr.: nos si",e para entender !.lo dlreccrón de los sonidos Percibe adamás el COfltenido armónico da uNI onda, que l!.Iomamot IImbre un lOI'Iido "dulce' tiene pocos arm6nico&, mientr.. que un sorudo "sordo' b&nll muctJos
SIn embargo . .. bastante dihcil dísllngUlf • lasa da las .rmónlca. con raspecto • • !undamenlal' 00. andu pueden perobrse IgUales rncIuso aunque terQan Uf\II forma ba$taola diferente
62
D~db~lios El 0'00 puede aSC..ch'f rutdos !)aSIente débiles. como 1I murm uHo cie l viento entre lu hoJaa, y muy lu.rt". como el at,rrlz'le de un avión se dk:e c¡ue 1_ una amplia dlnjmlu S,n ItII'Ibargo utI liza una
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lO 08 !lO
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•• cala loga,ltmlca al decir. apnlcia lal vanaClOfMls pofQIf1tuales del sorndo en lugar de lal vanaaones abeolutas,
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100 08
Por ejemplo. un paso de 2 W a 3 W de ludIO, o 00 200 a 300 W, " per<:lben como Incrementoa del moamo nivel. aunque la variaciÓn sea de 1 W en el p
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MEDIDAS EN DECIBELIOS
También en esle caso, la f9Iación aove dOI .....1e5 (po< e~. la ¡¡anancia 00 un amphficadOr) NI eJ<¡)
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VALORES EN dB ABSOLUTOS targiI restStrYa nonnaImefIte 600 O ¡)fila
El dKibeloo (de) 1M una medoda relalMl . esdear. entl8 00. set\ales HayacIemU unidades de medida absolulas en deabebo5, Q08 smpIen"oente tienen un ptonto de reterenela
k:Is CIICUrtOS de audoo (apn:nornadllmente 0.16 VrmI) y 50 U para k:Is de .-.dIo (aprol
Por .)emplc. k>s dBV .. f.fieren a 1 V nt\I una sellal de 1 V corr.sponde por dettl'lOCOÓfl. O dB. rNtntrts que 2 V son .6 da. 4 V son ,, ' 2 dB . • IC.
_1_' ...... ___.._01_
t._o
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Tamboén se utobzllla medida de potenc;,. dBm referida a , mW con una ciena
... 0....... " .. ,
63
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ANALOGICA
Análisis (on sinusoides l. s, ri, d, rouritr SU9i,,, un. tf(niu p.r. ul(ul.r ,1 (Omport.mi'nto d, un dr(uito (on (u.lqui,r ond. p,riódi(. Conoaendo el COOUpOlta1lMlllO de 00 cilCUflO (1Inea~ con ondas sonusoodaIes en las dIsbnIas trecuencsils, le puede prlMlf su electo lIObfe cualquier Iorma de
"
""'"
Basla con descomponer la onda en sus compo· nentn sinusoktales. considera r olecto (on ampl,· tud y lase) sobre cada UNO do ellas y al liNO I ' monlar1-lls de nuevo' para Obtener la salida Esta ~oca de a,.jJ,s's denornu'lllda .... el dominio de LII IrltCuencla slmpl
e'
ubllza ampliamente en Iot proyltClOS de arcurto
,.,. c....... .,¡ ~ o . . .
CIRCUITOS NO LINEALES
"'O< doS\lracla. los c"cuotot reales no están compuestos !IÓIO por el . mentos lineale s diodos y transl.tores. por eJ8fT1Pkl. lienen Un compo!1am>efll0 no hneal En algunos casos ello no constituye Un problema poi etetnt:*). en un amplifIcador los tr.JlSIstores tunaooan normalmente en su lona (mU o menos ) lineal En otras aII..aaones. como en el caso de 00 diodo rocIJhCa, dor, las sinusoides ~Ief¡ pueden ser modillcada. en SU torma la técnICa de la delCOmpOSlClÓfl ya no os $ulielenle
SENALES NO REPEnTIVAS
Tal1'Óléfl en arcuo1O$ Ionealee... "iétodo de la de8ccmpotoCIOn Iunaona solamente 51 la onda es periódicll es decir. se repote s.oempre 9ua1 • si m:sma Impulsos sencillos. o en cualquier caso vanaClOnes no periódicas. ImpUcan cálculos mlls compliCados' "pasa al análisIS en el dominIo del tiempo En la ¡rictoca, el cornpOrtan'\lef110 del arculto se ¡nstante por Instan" ut~'lando II1te ..... a~ de tllHllpO sulK:lememetlle tlfevel. ana~la
_
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Alonunadamente, hoy el anih.. s de Clranlos "~ aulOfTllltludo Y. como ...r&mOS, al alcance de cual· .. .,¡ _ . . """""""' .......... _ ~ qu jar ahcoonado (aunque ~ conocomlOntos te6Ocos. ..... doI_5PlCr.lo th\ .......... _..., como Siempre. no viOflen mal),
"
ANA L ÓGI C A
Filtros Un d"uito R{ .t.nU. d. distint, mintri liS
",.1., "O;,
A menudo resulta co.wenlente bloquear, o en cua lq uie r caso reducir en amphtud. las señales de Ire<:ooncia oomaslado alta (o demasiado baja) Se util izan para ello liltroa que. como el control 00 tooo del eqUipo de alla fklelidad, atenuan más O menos una señal segun su fre<:uencia, Un grupo RG. como el mostrado en la figura de abaio. es el más sencillo ejemplo 00 filtro de paso bajo (Iow-pass) : ooja pasar las Irecuencias bajas y atenua las más elevadas
De hecho. con una frecuencia 00 O Hz (continua), el conden sador es un aislante , mientras qoo con una frecuencia infinita se ria un cortocircuito hacl8 masa.
\
FRECUENCIA DE CORTE Po< oobajo de una cierta Ire<:uencla, el electo no es Importante. Sin emba rgo. las Irecuenclas altas se atemian siempre mucho más PO( a xactitud, la atenuacIÓn es de 6 dB por o<;tava . es decir, 20 dB por década, es declf. la tensIÓn de
..
salida se div ioo a la mllad (-6 dB) cada duphca la frecuencia 00 entrada
ve~
que se
En un gráfico logarítmico. la atenuacIÓn en funcIÓn de la frecuenCia es una recta: Idealmente la atenuación empezaría en un ooteffi'llnado punlo: la frecuencia de corte del@ro, En rea lidad el ángulo es redonOeado y la frecuencia de cone se define como el punlo en el que la atenuación es de 3 dB. es doclf, la tensión es 0.707 veces (1 / .'2) de ~ de entrada
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R" p<>allü ... Ir. n . nela H "" ~Jt'" H _ ".. Re: ... iw>rll<>fIlM ,. ""kM la dB.
Ir""....,..,,..... '''""oc/óll ...
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Los filtros no cambian sólo la atenuac>6n. sino también la fase de la señal: a bajas frecuencias. donde el efecto del condensador no es impo
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A ~ frecuencia de corte el desfase es exactamente de 45' (un octavo de cIClo) de retraso: aumentarldo aun mas , el re1raso se aproxima cada Vf!Z mas a los 90'. De, f... ". "" mu" Re: ." iw>rll<>fIIM ,. f1«_1A ... ..,l/cM"" , , _ do ""'31<1 ...., ",_,. I la "''''MI,
65
ANALÓGICA
Tipos de filtros SI pUldln fuliuf filbGi di diitintG (GmpGrtlmifntG, n,ún II frl(U,ndll I IttnUIr El contrario delt il tro de paso bajo es el de paso alto (h'gh·pass): la atenuaclÓI1 crece cuan
Se puede variar la Irecuenc,a de co rte de un 1iltro Re sust,tuyernlo la resistenc,a por un potenciómetro, de moOo que se pueda regular el valOf.
Se puede realizar Inter ca mbian do resIstencia y condensador: la impedancIa de eSle últImo aumenta con la dism inuciÓll de la frecuencia
S,n embargo, hacl8rnlo esto cambia tambiéfl por desgracia la atenuaclÓl1 es posit>le real'zar ti ~ros re!ilUlables de ampl'tud constante. pero con c'rcu ,tos más completOS,
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PASO DE BANDA Y SUPRESOA DE BANDA
A veces se desean solamente las sei'iales en un determlnaOo rango Oe trecuencias. por ej.emplo entre 500 Hz y 3,800 Hz, y rKl en las más altas o más bajas Esto se puede consegu ir con un filtro de pa 5 0 de banda (bandpass) como se ve en la "gura; el "ancho de banda' (bandwk!th) es la dilerencia ent re las OoS frecuencias de corte El 'iltro de eliminación de banda desarrolla la lunclÓl1 opuesta. es decir, atenua las frecuencIas comprendi· das 00 un determ inado rango,
Re_ot. . . ".., ..",,10 /Haly_ do los 1/11100'" _
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Si. en caso e)(\remo. se desea alimll'lar sólo una aetermlMda frecuencia, se utdiza uo ~Itro sup resor de banda ' tiene una atoouaci6n muy tuerta en un unico punto
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EFECTOS DE LOS f iLTROS
Un filtra de pasode banda puede utilizarse para reducir Interferencias no deseadas' po< eiempk) dete rminadas grabadoras baratas cortan las Irecutlndas altas para reducIr el ruido, Pero sJ las interferenciaS son de baja frecuencia, como un rumor de fondo, se pOdrá atenuar
con un tikro de paso aka. mientras qoo un notch a 50 Hz o a 100 H~ podrá reducir un zumbido ae red. Natura lmente los tl llros tienen muchas ap licaciones adicIonales, por ejemplo en el campo leletÓllrco y en las comunrcaclOl'les en general,
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I!pUO ap 5I!WJOJ ASOJll!:J
ANALÓGICA
~iltros (l
más efi(a(es
uso d. indu(toru yd. implifiudorn pnmit. ruliur filtros d. mt. mis limpio
El IIltro RC l iene dos defeclOS: empoe~a a atenuar demnlado rápido. mtJCho anles de la frecuencIa de Carie. y su efocto no es especIalmente drástIco
Se puede meJOrar con varloa IIIlrol en cascada . con el fin de que ninguno de ellos moklste al anterior; con
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-
tres 5encI11os fi ~ros (' 00 primer orden' ) se tiene un fi~ro 00 tercer oroon. que menia 18 dS por octava No obatanle. esta técnica no es especialmente eficaz con los filtros Ae presenta varOs ¡imiles: para supe· rarlos es necesarIO a~adi r Induclores
ompIIfIc_. _JI""
Flrt'" ... ,Uoto_.,.,. I~"" re/H'H"I"" do • . . - . """ ImpedMlcl. do "'1'", oIf. ¡I>O
1111,. ""'_/.
111
FILTROS EVOLUCIONAOOS
El uSO combinado de Induclores y condensadores permIte obtener filtros de caraCle risllcas de cone empinadas , como el paso de banda o el supresor de banda mostrados en la figura
' ~'~;"¡'-"-4' . ~
c=
Se verifican fenómenos de resonancia . en los que la impedancia del c1rCUrtO (o de una parte) cambOa ráp>damenle en tomo a una determInada fr{!CU(!nc",
loo
I¡~os
• .-••-
ALC (reSlslencias. indoc1ores. condensa·
dores) son a menudo bastanle complejos dediseñar. pero han sido ampliamenle esllldiados.
Ll ";'10-1 =,
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l' --......-FlItrofRlC _ _ :tI
"" ,..., "'I""r.
".".,...,
En especial, Butlerworlh, Chebysev y Bassel han analizado lécnicas pa ra optimizar una coerta ca ree· lerlslica de Os flllrOS (hneal idad, empinamlenlo, deslase) en perjuicio de las demás_
do _ .,r-1w>,1II
FILTROS ACTIVOS
El uso de componenles aClivos pem1lle eliminar los COSIOSOS e improclsos IndtJClores, realizando Mros de buenas caraclerisllcas y dimenSIOnes bastante redtJCidas
Se utilizan amphamente; los ilustraremos tras la
_x_
in¡roducclÓn de los amp!l!icadores operacionales. los circUItos integrados para todo que los han hocho sencillos y cómodos. Tamb<én en este campo eXlslen rOClentes lécnicas digitales que, en d islintos casos, pem1llen resu~ados aun mejores, especialmenle en lo que se reliere a la procisión y capacidad de repe· tlción
r,¡"
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petmlro,
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ot,.. COUO. ro relllllM;/6
66
A N AlOG
CA
(Iasu df amplificadorfS 'uminlmo5lu .tlplS finllu plrl ilustrlr los distintos modos d, funcionlmi.nto d, los tr.n5i5torfS En el sencillo amphficadOf de lfaoslstOfes que hemos _!O ya en vanaa ocaslones, La señal de entrada hace variar La cor,lenl. de coleclo, En lugar de La habitual .eSISI&nCIlI se puede lambo&n pOner d"ectamente una cllga. por e¡emplo un allavoz. como en la figur.
_ ..
Am,N/l<:_ .... _ A: M . -t. ... . - '... ,.
En un amplificador (le clase A como el rnoslraoo. transiS10f y car~ s>ompre lOf1 alravesados por corriente: el transistor nunca se pone en oorte
... ,_
--=. ..
".-
~
PAOBLEUAS DE LA CLASE A
Ea bastante poco prácuco fN~zaf un amplolicadOf de poI8OC18 de clase A. debido a ta excesiva disipación sobre tranSistor y attavo:z 0ebIda al paso contlnoo de corrienle, Con 50 V de ahmentación igualm&f1l. rep&rlldos y lII1 altavoz de 4 ,1. paaarian lamblén 6.2S A aun en ,usencill de Mi\tl1 (COIoente de repOIO), 111\61 de 156 W sobre IrilnIIStor Y altavo:z!
U ~ La de ,udlo MOl tOlo 111 rndad , en realidad 50 V~ (poco-po::o) MlI'I 2S Vp (poco) Ypor IanlO 2510'2 • 17.7 ,,_ más o 1TNIIlO$. q.... liOb<. 4 U daI1 poco mas ~ .S()
de78W
W .
.4).
PUSH·PULL y CLASe B
Los problemas de dosIpaet6n Y tomente de flIPC*) .. pueden re$Olver empIeanclo do' trln,ll tor•• eomo en La configu.1IICIÓI'I push-puH rempuja-b"") mostrada en la figura El transistor supeflor conduce en las semlOOdas positivas , et inferior &n las negativas: la conient& de 'epot(l es cero. y por lo tanlO lambOón la diSIPacIÓn,
El CXIIldIInsacIof en Hfie con 111 carga bIoQI_ 111 oomente conbnUa; por el aIIaYoz pasa lOIamenIe La set\aI de audio ampWlatda ; el ampilicador esté . .r""oo de clase 8 ""_
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A~AL6GICA
Distorsión y rfmfdios h nñll dt ulidl dtbt Str todo lo mis plrtddl posiblt 11 Como la ganancIa (B) de un transistor varia con la comente (leccIón 11 de Componentes), la lorma de onda puede resullar hgerament& a~erada, es decir. distor sionada Tamb.oo la dife rencia de ganancia entre los dos tranSIstores puede dar pr~emas. causando una dIferencia correspondl9nte de corriente efltre las dos semlOlldas, Alonunadamente. como en el push·pull los transistores trabajan como segu idor de emisor (ver lección 13), estos problemas se reducen enviando a la base una corriente lo bastante elevada,
OISTORSION DE CROSSOVER y CLASE AB
No obstante, los transistores no condllCen por m&dia semionda e ~acta; la tensión base·emlsor hace que. al paso po<' el cero de la onda ("crossover"), estén ambos en cone. En ese breve periodo la carga es libre ya no sigue la señal. especIalmente si es inductiva (como un altavoz). y se liene un eKaión efI la forma de O<1da Pa ra evitarlo, se pll9de hacer pasar SIempre un poco de comente en ambos transislores, mucha menos que en la clase A (por ejemplo 30 mAen lugar de 6 A)' se habla entonces de cine AB .
OOrlonlóf'l do ", ....... , "" d _ t .... ~ _....tIlo
RESISTENCIAS DE ESTABILlZACION
•
Por desgracia no basta con aplicar una tensIÓn entre las bases: la tensión B-E cambia con la temperatura por lo que podría pasar demasiada corriente (calentamiento) o demaSIado poca (distorsión) SI un transIstor
pa ra que conduzca desciende. por lo que conduce más, se cahenta mh etc .. hasta su destrucción Esto se eVIta pon iendo una resistencia en cada amiS()(, como en la figura; si la corriente aumenta. la
tensIÓn de amisor sube y por tanto el transistor no coodllCe más,
Cuidados adidonalfs para las ftapas finaln Lu .tlpU 4, Hlid. putdtn d.ñm, fidlmrntt: u n,c,wrio nit.r fin,os Un cortoclrcuilo haCIa masa puOOe pasarlt deoenas
de amperIOS a un l.anSlstOf de potellCl8. clastruy&ndoio en un InStante _ _-
o
Para Ilmllar la CQmente m.blffia se puede afiad" un tral'lS<$tOf que aproveche la calda ~ l&naI6n en las
'lISIStenaas de estabilizacIÓn, como muestra 111 ligura
SI pasa demasiada comente. la tansión en Al hace eonducir 8 T2. que le "roba" comente de base a TI, Impod,éndole condUCir después_
El condensador en &ene con &1 attaVQZ debe tena. una elevada capae:klad para deja. pa$llf otras oorrientes de bII¡a l'eeueneaa; dobe ser ~ ~ 11 1;1. invel'SlOO'* de polaridad
P,IlI eIor'r'Mnar este ~to y C05toso oomponenIa, basta oon alimentar el arcuoto con doII lansiones sométncas (pe!( ejemplo +25 V y -25 V), de modo qua &1 punto central lISté a cero voltios (masa) en reposo_
.... ,..._ , .. l,-_
SIn embargo es -oal que esIa t-.on _ totUnente HlIbIe para eIo se piOpOiCiOl .. el rr.mo SIStema
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..u. CI v.
OHIAS PRO TECCIONES V CUIDADOS Normalmeo1t8 se U1!hza un fusib le en HIle con el .~a\lOZ para _Iarle dalias en caso de ,00Urtl$ del ampllbcadof (pof aJllmplo, ellJal\5lSIor PNP ""fa en conocorcu"o, y la I8loda va a -25 V) Una pro lecclón lérm lca sobre los IranSOSloras finales pueda eVItar da~ot debidos a una dispers,ón ¡nsul1Clef11e del calor (pof e,empIo, lisuras de venli'-<;oón obsIruodas), F............. ,e, un .... rlltardado en ..,oe con el BkaY02 lo manloene aoalado en el eneendido. ha$Ia Q\'I la Iensión 00 esté de nuevo estabolwlda en O V.1VI\andO un "toe- audible y posibles dalias al BIlaVOZ
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70
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Molo ~ ... ..,... M)'c.o_.
A~AlOGICA
Volv,mos .Ios dr(uitos d. b'I" pot.nd. pUl ilustrar un. t,(ni" fundam,nt.1 d•• ,If(troni(l mod.rn. El cirCUIto de la figura amplll1ca la dllerencia de tensión enne las dos sei'iales a la entrada es un ampl if>cado< dllerencial
"
El luncionamlento del transistor de la derecha Q2 es obvio aumentando la tensión en la entrada 12. conduce más y la salida delclende
Q·GJ~ ~I
,----,e--.l
Suboendo C. se redooe sin embargo la tensión entre base y emisor de 02. que por lo tanto conduce menos la salida sube lamboé-n
Tambrén al coodlJC8 más su· brendo la entrada 11 , aumenta por tanto la comerrte en RE. yasrmis· mo la tensión del punto comUn C.
~_ll
..lJ .. f _
(/IOfItIw». 11.., " " , , _ (..,¡_u...).
MODO COMUN y CMRR
Un amphl1cador d,lerencial debería ser insensible a las tensIones "de modo común", es decir, apl>cadas juntas a laS dos entradas
Me¡Ora aun más sustituyendo R3 por un generado< da COfrienle constante (ver lección 13): la corriente lota l es lija y sólo puede dividirse de manera dlferenle enlre los dos tranSIstores
Por desgracia. aumentando la tensiOn en embas bao ses. aumenta la corriente en ambos transrstotes. y po< lo tanto la caída sobre Rt.: por ello la salida baja.
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CMRR (Common Moda Rejectoo Rat"" proporción de rechazo en modo común). expresada no
~
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CMRR _ . _ . (c _ _l."""'" ..1,_
Í\ Í\
_ ,.1<.. no . . londri_ n/rwII
I
DENTRO DE LOS INTEGRADOS ANALOGICOS
Los amplrficaOOres dilerenciales no se encuenlran a menuclo en 10$ esquemas. pero son fundamentales en 10$ integrados analógicos. en especial en 10$ amplificadores operacionales. En la práctica son amplifrcadores dile· rencrales casi perfectos. ya esencleles como k>s tranSlstoms. .. y a menudo más cómodos: hablaremos a fondo de elk>s dentro de algunas lecciones.
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cr ....- <» ... om~I!Ic:_ .....,.. _
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72
V V
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ANA L ÓG I CA
Retroal imentación Rnnvi.ndo .1. ,ntrid. p.rtr d, l. nñ.1 d, s.lid., ti posibl, m,jorlf not.bl,mrnt, ,1 comporhmi,nto d, IIn .mplificidor Herl1O$ visto qva la ganancIa de un transistQ<, y PO< k) tanto de un amphfK:ador, 00 puede prever$(l exacta· mente, pero depende de les toMlrancias de p
Más g ra~e es la ~anación de la gananc ia segun la corriente' causa, como hemos deSClllO en la lección 18, una a~erecoón de la fonna de onda, es deci r, una distorsión de la sei'iaL
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ro.mo dO 000100
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En k)s al'los 2{) Harold Blac k kleó una técnica para reducir al mínimo estos problemas : la retroali mentación negat¡~. , LIII
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COMPARAR Y CORREGIR ~ un amplmcador llene una ganancia similar a 10, la salida debe ser de diez veces la antrada, es dad r, un décimo de la salida debe ser ¡gual a la antrada,
Por tanto, se puede comparar un décimo de la sella l de sa lida con la de entrada , utilizarklo un amplificad or diferencial, como mueslra la figura .
La posible d iferencia . es decir, la l eñel de error . será amplincada por el propio ampl~>cador. corrigierklo la salida hasta que no sea la deseada.
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ANILLO ABIERTO, ANILLO CERRADO
Reeapitulando. (In un sencillo amplificador de anil lo a bllrto . es decir, Sin retroalimentación , la sellal viaja unidireccion almente desde la entrada hasta la salida. En un alTijlhlicador de ani llo cerrad o . como en la figura de arriba, no se ampl~ica la ser'lal, $Ul(l la dOlererlCla entre la salida deseada y la medida con la retroalimentación. l a retroal imentación es nega ti va , es decir, actúa al revés: una tensIÓn excesiva a la salida c!ebe causa r la redUCCIÓn de la propia tensIÓn (y viceversa).
El piloto conl_ _ •• 01 <0
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ANALÓGICA
Vt'ntajas dt' la rt'troalimt'ntadón h rtbOiUmfntuian nfqitivi no ,irvt ,ólo pUi rfdudr li di,tonión, ,ino qUf (lmbii .dfmi, In mittfrhticu df ,.lidi AdemAs de meiO
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