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Circuitos con transistores

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Multivibradores:

Con los multivibradores nos movemos dentro del terreno de los circuitos productores de señales cuyo origen se encuentra en el oscilador aunque con procedimientos y resultados diferentes.

Un multivibrador es un circuito generador de pulsos que produce una salida de onda rectangular.

Se clasifican en: - Astables - Biestables -Monoestables

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TRANSISTORES

Multivibrador Astable (Relojes):

Es el multivibrador que genera un flujo de pulsos continuos como lo vemos a continuación.

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TransistoresMultivibrador Astable (Relojes):

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Multivibrador Astable (Relojes):

El funcionamiento de este circuito es el siguiente:

Al aplicar la alimentación (Vcc), los dos transistores iniciaran la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación , uno conducirá antes o más rápido que el otro.

Supongamos que es TR-1 el que conduce primero. En estas condiciones el voltaje en su colector estará próximo a 0 V, por lo que el C-1 comenzará a cargarse a través de R-2. Cuando el voltaje en C-1 alcance los 0,6 V, TR-2 comenzará a conducir, pasando la salida a nivel bajo (tensión próxima a 0V). C-2, que se había cargado vía R-4 y unión base-emisor de TR-1, se descargará ahora provocando el bloqueo de TR-1.

C-2 comienza a cargarse vía R-3 y al alcanzar la tensión de 0,6 V provocará nuevamente la conducción de TR-1, la descarga de C-1, el bloqueo de TR-2 y el pase a nivel alto (tensión próxima a Vcc (+) de la salida Y).

A partir de aquí la secuencia se repite indefinidamente, dependiendo los tiempos de conducción y bloqueo de cada transistor de las relaciones R-2/C-1 y R-3/C-2. Estos tiempos no son necesariamente iguales, por lo que pueden obtenerse distintos ciclos de trabajo actuando sobre los valores de dichos componentes.

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Multivibrador Biestable:

Los MV biestables también se pueden llamar " flip-flops ". El MV biestable está siempre en uno de dos estados estables ( set o reset). La idea básica de un MV biestable es que el pulso de entrada produzca en la salida un cambio de nivel BAJO al ALTO, como lo vemos a continuación.

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Multivibrador Biestable:

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Multivibrador Biestable:

Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transistores iniciaran la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo, TR-1 a través del divisor formado por R-3, R-4 y R-5 y TR-2 a través del formado por R-1, R-2 y R-6, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación , uno conducirá antes o más rápido que el otro.

Supongamos que es TR-1 el que conduce primero. El voltaje en su colector disminuirá, debido a la mayor caída de tensión en R-1, por lo que la tensión aplicada a la base de TR-2 a través del divisor formado por R-2, R-5, disminuirá haciendo que este conduzca menos. Esta disminución de conducción de TR-2 hace que suba su tensión de colector y por tanto la de base de TR-1, este proceso llevará finalmente al bloqueo de TR-2 (salida Y a nivel alto).Pero si ahora aplicamos un impulso de disparo de nivel alto por la entrada T, a través de los condensadores C-1 y C-2 pasará a las bases de ambos transistores. En el caso de TR-1 no tendrá más efecto que aumentar su tensión positiva, por lo que este seguirá conduciendo. En la base de TR-2 el impulso hará que este transistor conduzca, realizándose un proceso similar al descrito al principio, cuando el que conducía primero era TR-1, que terminará bloqueando a este y dejando en conducción a TR-2 (salida Y a nivel bajo).

La secuencia descrita se repetirá cada vez que se aplique un impulso en T. La salida cambia de estado con el impulso de disparo y permanece en dicho estado hasta la llegada del siguiente impulso, momento en que volverá a cambiar.

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Multivibrador Monoestable:

Los multivibradores monoestables también se denominan "multivibradores de un disparo". Cuando se dispara el monoestable, este produce un pulso de corta duración (solo conoce un estado, cuando lo hacemos cambiar, volverá a su estado anterior al cabo del tiempo), como lo vemos a continuación.

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El monoestable realiza una función secuencial consistente en que al recibir una excitación exterior, cambia de estado y se mantiene en él durante un periodo que viene determinado por una constante de tiempo. Transcurrido dicho período, la salida del monoestable vuelve a su estado original. Por tanto se dice que tiene un estado estable.

En se representa el esquema de un circuito multivibrador monoestable, cuyo funcionamiento es el siguiente:Al aplicar la tensión de alimentación (Vcc), los dos transitores iniciarán la conducción, ya que sus bases reciben un potencial positivo a través de las resistencias R-2 y R-3, pero como los transistores no serán exactamente idénticos, por el propio proceso de fabricación, uno conducirá antes o más rápido que el otro.Supongamos que es TR-2 el que conduce primero. El voltaje en su colector estará próximo a 0V (salida Y a nivel bajo), por lo que la tensión aplicada a la base de TR-1 a través del divisor formado por R-3, R-5 , será insuficiente para que conduzca TR-1. En estas condiciones TR-1 permanecería bloqueado indefinidamente.

Pero si ahora aplicamos un impulso de disparo de nivel alto por la entrada T, el transistor TR-1 conducirá y su tensión de colector se hará próxima a 0 V, con lo que C-1, que estaba cargado a través de R-1 y la unión base-emisor de TR-2, se descargará a través de TR-1 y R-2 aplicando un potencial negativo a la base de TR-2 que lo llevará al corte (salida Y a nivel alto) . En esta condición la tensión aplicada a la base de TR-1 es suficiente para mantenerlo en conducción aunque haya desaparecido el impulso de disparo en T.

Seguidamente se inicia la carga de C-1 a través de R-2 y TR-1 hasta que la tensión en el punto de unión de C-1 y R-2 (base de TR-2) sea suficiente para que TR-2 vuelva a conducir y TR-1 quede bloqueado. La duración del periodo cuasi estable viene definido por los valores de C-1 y R-2.]

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Acoplamiento de amplificadores

Normalmente la ganancia producida por una sola etapa amplificadora es insuficiente par producir la amplificación deseada. En estos casos se acoplan dos o más etapas en cascada.

Tipos de acoplamientos:

- Acoplamiento directo.- Acoplamiento capacitivo.- Acoplamiento inductivo o por transformador.

A1 A2 A3Vent Vsal

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A1 A2 A3Vent Vsal

Acoplamiento directo:Es la unión directa entre las etapas amplificadoras, uniendo la salida de cada una de ellas con la entrada de la siguiente. Se usa generalmente cuando se trabaja con CC (conmutación) y no en zona activa.

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Acoplamiento capacitivo:Es la unión entre las etapas amplificadoras, uniendo la salida de cada una de ellas con la entrada de la siguiente mediante un condensador. Se usa para aislar de la CC cada etapa con respecto a la anterior. Hemos de recordar que el condensador en sus procesos de carga y descarga pasa por el estado de neutralidad entre sus placas, por ello a la salida de un condensador de acoplo tendremos la misma señal que a la entrada pero eliminando la componente de CC.

A1 A2 A3Vent Vsal

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Acoplamiento con transformador:Es la unión entre las etapas amplificadoras, uniendo la salida de cada una de ellas con la entrada de la siguiente mediante un transformador. Se usa para adaptar la impedancia de cada etapa. El primario actúa como resistencia de colector obteniendo una ganancia en tensión, y el secundario permite adaptar la señal del primario a una carga (altavoz, etc.) de impedancia baja.

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Amplificador en montaje Darlington:Es la unión de transistores configurados en colector común y acoplados directamente, No genera ganancia en tensión, sin embargo se genera una gran ganancia de corriente ya que se multiplican las β. Suponiendo que usamos transistores de β=150, se consigue una ganancia del conjunto igual a 22500 (150x150).

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Disparador Schmmit (trigger):Es un comparador y su circuito es un biestable con acoplamiento por emisor.Cuando Vi>V1, el circuito realizará una transición brusca a su nivel superior (Vo=Vcc). Estando en este nivel alto al disminuir Vi, la salida permanecerá en éste nivel hasta que Vi=V2. Si Vi<V2el circuito pasará bruscamente al nivel inferior. En resumen, el circuito presenta histéresis, o sea, que producen las transiciones para valores diferentes de Vi.

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Transistores de efecto de campo MOSFET:Con los transistores bipolares observábamos como una pequeña corriente en la base de los mismos se controlaba una corriente de colector mayor. Los Transistores de Efecto de Campo son dispositivos en los que la corriente se controla mediante tensión. Cuando funcionan como amplificador suministran una corriente de salida que es proporcional a la tensión aplicada a la entrada. Características generales:

- Por el terminal de control no se absorbe corriente.- Una señal muy débil puede controlar el componente.- La tensión de control se emplea para crear un campo eléctrico.

Símbolo de un FET de canal N Símbolo de un FET de canal P

Es un componente de tres terminales que se denominan: Puerta (G, Gate), Fuente (S, Source), y Drenaje (D, Drain). Según su construcción pueden ser de canal P o de canal N. Sus símbolos son los siguientes:

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Las ventajas que presentan este tipo de transistor, han llevado a que ocupen un lugar importante dentro de la industria, desplazando a los viejos BJT a otros fines. Los MOSFET de potencia son muy populares para aplicaciones de baja tensión, baja potencia y conmutación resistiva en altas frecuencias, como fuentes de alimentación conmutadas, motores sin escobillas y aplicaciones como robótica, CNC y electrodomésticos.

La estructura MOS, actúa como un condensador de placas paralelas en el que G y B son las placas y el óxido, el aislante. De este modo, cuando VGB=0, la carga acumulada es cero y la distribución de portadores es aleatoria y se corresponde al estado de equilibrio en el semiconductor.

El MOSFET es un dispositivo de conmutación, por lo que evitaremos, en lo posible, polarizarlo en la zona activa. La tensión de entrada típica tomará un valor bajo o alto. La tensión baja es 0 V, y la tensión alta es VGS(on), especificado en hojas de características.

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