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temas básicos para un buen dominio de la electrónica analógicaTRANSCRIPT
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Electrónica analógica
Es una parte de la electrónica que
estudia los sistemas en los cuales sus
variables; tensión, corriente, ..., varían
de una forma continua en el tiempo,
pudiendo tomar infinitos valores (al
menos teóricamente). En contraposición
se encuentra la electrónica digital donde
las variables solo pueden tomar valores
discretos, teniendo siempre un estado
perfectamente definido.
Pongamos un ejemplo:
Disponemos de una medida real
concreta; la longitud total de un coche:
En un sistema digital esta medida podría
ser de 4 metros o de 4 metros y 23
centímetros. Podremos darle la
precisión que queramos pero siempre
serán cantidades enteras
En un sistema analógico la medida seria
la real; es decir 4,233648596... en teoría
hasta que llegásemos a la mínima
cantidad de materia existente (siempre
que el sistema de medida sea lo
suficientemente exacto).
Se considera que la electrónica
comenzó con el diodo de vacío
inventado por John Ambrose
Fleming en 1904. El funcionamiento de
este dispositivo está basado en el efecto
Edison. Edison fue el primero que
observó en 1883 la emisión termoiónica,
al colocar una lámina dentro de
una bombilla para evitar el
ennegrecimiento que producía en la
ampolla de vidrio el filamento de carbón.
Cuando se polarizaba positivamente la
lámina metálica respecto al filamento, se
producía una pequeña corriente entre el
filamento y la lámina. Este hecho se
producía porque los electrones de
los átomos del filamento, al recibir una
gran cantidad de energía en forma
de calor, escapaban de la atracción del
núcleo (emisión termoiónica) y,
atravesando el espacio vacío dentro de
la bombilla, eran atraídos por la
polaridad positiva de la lámina.
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El otro gran paso lo dio Lee De Forest cuando inventó el tríodo en 1906. Este dispositivo
es básicamente como el diodo de vacío, pero se le añadió una rejilla de control situada
entre
el cátodo y la placa con
el objeto de modificar la
nube electrónica del
cátodo, variando así la
corriente de placa. Esto
fue muy importante para
que se fabricaran los
primeros amplificadores
de sonido, receptores
de radio, televisores,
etc.
Conforme pasaba el
tiempo las válvulas de
vacío se fueron
perfeccionando y
mejorando, apareciendo
otros tipos, como
los tetrodos (válvulas de
cuatro electrodos),
los pentodos (cinco
electrodos), otras
válvulas para
aplicaciones de alta
potencia, etc. Dentro de
los perfeccionamientos
de las válvulas se
encontraba su
miniaturización.
Pero fue definitivamente
con el transistor,
aparecido de la mano
de Bardeen y Brattain de
la Bell
Telephone en 1948,
cuando se permitió aún
una mayor
miniaturización de los
aparatos tales como las
radios. El transistor de
unión apareció algo más
tarde en 1949, este es el
dispositivo utilizado
actualmente para la
mayoría de las
aplicaciones de
la electrónica analógica.
Sus ventajas respecto a
las válvulas son entre
otras: menor tamaño y
fragilidad, mayor
rendimiento energético,
menores tensiones de
alimentación, etc. El
transistor no funciona
en vacío como las
válvulas, sino en un
estado
sólido semiconductor (s
ilicio), razón por la que
no necesitan centenares
de voltios de tensión
para funcionar.
A pesar de la expansión
de los semiconductores,
todavía se siguen
utilizando, en pequeños
círculos audiófonos, las
válvulas porque parecen
ofrecer unas cualidades
sonoras que no
muestran los
transistores.
El transistor tiene tres terminales, el emisor, la
base y el colector, se asemeja a un triodo, la
base sería la rejilla de control, el emisor el
cátodo, y el colector la placa, polarizando
adecuadamente estos tres terminales, se
consigue controlar una gran corriente de
colector a partir de una pequeña corriente de
base.
El diodo de vacío fue desbancado más
rápidamente que las válvulas amplificadoras por
el diodo semiconductor que se empezó a utilizar
en 1920, aunque se conocía de más antiguo por
ser utilizado en el receptor de radio a galena, un
diodo que estaba formado por cristal de galena.
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Electrónica analógica
La electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los
sistemas en los cuales sus variables; tensión, corriente, varían de una forma
continua en el tiempo, pudiendo tomar infinitos valores (al menos
teóricamente). En contraposición se encuentra la electrónica digital donde
las variables solo pueden tomar valores discretos, teniendo siempre un
estado perfectamente definido.
La electricidad trabaja con conductores y la electrónica con
semiconductores que tienen
Unas propiedades diferentes.
La electrónica ha permitido la miniaturización de los aparatos, la
posibilidad de automatización
y programación de procesos y un gran desarrollo de las tecnologías de la
información y la comunicación.
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Componentes electrónicos
Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos:
• Resistencias
• Potenciómetros
• LDR
• Termistores
• Diodos y diodos LED
• Condensadores
• Transistores
• Circuitos impresos e integrados
Todos estos componentes se encuentran cuando se abre cualquier aparato
electrónico (como
Un ordenador, un DVD o un reproductor de MP3) integrados en un circuito
impreso o placa
Base.
Para realizar los ejercicios de esta quincena será útil el programa Crocclip
que se puede
Descargar aquí. Además, visualiza el vídeo que aparece en los contenidos
para aprender
con el simulador crocclip.
Resistencias electrónicas
Resistencias fijas
Resistencias dependientes
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TIPOS DE RESISTENCIA FIJAS
1. DE MATERIAL DEPELICULA DE CARBON
Según el material y el procedimiento de fabricación los resistores pueden
ser:
Resistencias de película de carbón. Son las resistencias más utilizadas en la
actualidad
Debido a su gran estabilidad térmica.
2.Resistencias bobinadas.
Son resistencias que disipan grandes potencias
3. Resistencias de película metálica.
Son resistencias muy estables y fiables.
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Código de colores de una resistencia
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EJEMPLO
COMO IDENTIFICAR LOS EL VALOR DE LA RESISTENCIA
Aunque no siempre, en casi todas las resistencias el último color suele ser
dorado o plateado,
por lo que para saber si estamos leyendo los colores bien o mal tenemos que
colocar la
Resistencia con el dorado o el plateado a la derecha, como en la imagen.
Luego empezamos a medir identificar los colores
Color valor
marron 1
verde 5
marron X10
dorado 5%+-
total 0.15 ohm
2. FUNCIÓN DE LAS RESISTENCIAS EN UN CIRCUITO ELECTRÓNICO
En los circuitos electrónicos utilizamos resistencias fijas para:
o Limitar o regular la intensidad de corriente que circula por
determinado circuito. Por ejemplo:
Aquí vemos dos circuitos formados por una pila, una bombilla y una
resistencia en serie (se supone que ya conoces la simbología).
Proteger algunos componentes por los que no debe circular una
intensidad de corriente elevada. La resistencia actúa como divisor de
tensión. Por ejemplo:
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3.Potenciómetro
Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos
potenciómetros
Tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola. En
otros su valor se
modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador.
Aquí tienes un potenciómetro con palanca y otro sin palanca. Siempre
tienen tres terminales.
El símbolo del potenciómetro es el de la resistencia, pero añadiendo una
flecha que indica que
su valor es variable:
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RESISTENCIAS DEPENDIENTES
Las resistencias dependientes son resistencias cuyo valor óhmico varía en
función de diferentes características, como la luz ambiental, la temperatura
y la tensión.
Distinguiremos dos tipos de resistencias dependientes:
FOTORRESISTENCIA (LDR) LDR son las siglas en inglés de Light
Dependan Resistor (resistencia que varía con la luz).
TERMISTORES (NTC.PTC)
Los NTC (Negative Temperature Coeficiente), cuya resistencia
disminuye con la
Temperatura.
Los PTC(Positive Temperature Coeficiente), cuya resistencia
aumenta con la
temperatura.
CAPACITADORES
Se trata de componentes capaces de acumular carga eléctrica que luego
pueden liberar cuando
nos interese; es decir, pueden funcionar como pilas durante un tiempo
limitado. Se mide en faradios (F) o, si es pequeña, en mili faradios (mF).
Existen dos tipos de capacitores
Cerámicos
Electrolito
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Su forma de representación
Diodos
Los diodos son componentes semiconductores que dejan pasar la corriente
en un sentido y la bloquean en el otro sentido.
Representación simbólica
Polarización de diodos
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En la imagen de la izquierda el diodo está conectado en polarización
directa, es decir, el polo positivo del diodo va unido al positivo de la pila (y
el negativo al negativo). En ese caso el diodo conduce y la bombilla se
Enciende. En cambio en la derecha el diodo está en polarización inversa,
Es decir, el polo positivo del diodo va unido al negativo de la pila (y por lo
Tanto el negativo va al positivo). En ese caso el diodo corta la corriente y
La bombilla se queda apagada.
Diodo led
Los diodos que estamos más acostumbrados a ver son los LED (Light emitir
diodo).
Los LED emiten luz cuando se encuentran en polarización directa; una de
Sus funciones más típicas es avisar de que un aparato electrónico está
Encendido: las lucecitas de colores de los televisores, ordenadores, DVD,
etc., son diodos LED.
Representación simbólica
Ubicación del diodo en un circuito
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Diodo zener
El diodo Zener es un diodo de cromo1 que se ha construido para que funcione
en las zonas de rupturas
. El diodo Zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi
constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la
tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.
Su función es regular la tención
Zona de trabajo _ se conecta en polarización inversa (on)
Y en polarización directa se comporta en un diodo normal (off)
Símbolo
Transistores
Transistores Bipolares. PNP y NPN
Los transistores son semiconductores que constan de 3 terminales: emisor,
colector y base.
Aquí tienes imágenes de transistores.
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Representación simbólica
Funcióncionamiento de los transistores
Instrumentos de medición
Medición de Tensión
La tensión en un circuito eléctrico o electrónico se mide con un aparato
llamado voltímetro.
El voltímetro es el aparato específico para medir tensión, pero muchas veces
se emplea el polímetro, que,
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como su nombre indica, es un aparato polivalente que puede medir distintas
magnitudes.
multitester
Medida de voltaje
Para medir la tensión, el voltímetro ( o el polímetro) deben conectarse en
paralelo con el circuito.
Medición de corriente
El aparato específico para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el
amperímetro. Se debe conectarse en serie con el circuito
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Circuitos de aplicación de lo visto de los temas tratados
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Objetivos
Esta asignatura tiene como objetivo básico el de cubrir la fase formativa inicial sobre Electrónica Analógica Su objetivo es enseñar al alumno los conceptos de Electrónica Analógica que se emplean más frecuentemente, dotándole de una visión y capacidad de análisis rápido de circuitos Electrónicos con y sin realimentación, mediante herramientas adecuadas para su
entendimiento, análisis y diseño. Está por tanto muy basada en el análisis de circuitos, pero prepara al alumno para el diseño o síntesis de los mismos, más complicado en principio porque esta tarea requiere una buena base del anterior análisis y un conocimiento de lo ya hecho para no repetir soluciones circuitales bien conocidas. Asignaturas posteriores como "Circuitos Electrónicos",
"Electrónica de Comunicaciones", "Sistemas Electrónicos Analógicos y Mixtos" e "Ingeniería de Sistemas Electrónicos" irán completando esa formación inicial de ELAN que a nivel de este segundo curso será esencial y suficiente para explicar los resultados obtenidos en el laboratorio y en el diseño de circuitos bajo especificaciones.
Se pretende por tanto:
Educar la intuición y el sentido común electrónico del alumno para que tenga una idea realista y práctica de lo que se puede esperar y obtener de los circuitos analógicos más frecuentes, sobre todo con Amplificadores Operacionales, que a día de hoy serían los componentes básicos del diseño analógico generalista para recogida, acondicionamiento y amplificación de señales.
Desarrollar aproximaciones que permitan hacer cálculos sencillos (manuales) en etapas básicas y configuraciones sencillas, ,por ejemplo. Podríamos resumir esta característica en que el alumno
sabrá qué componente tiene que variar para obtener cierto resultado, ciegamente y hacer muchas simulaciones, podría llegar a una idea aproximada sobre la influencia de tal componente en el resultado que interesa. Un buen Ingeniero de Diseño Analógico suele hacer pocas simulaciones (o ninguna) para definir la topología inicial del diseño y emplea más su sentido común. Sólo cuando hay que afinar los resultados suele recurrir a una simulación exhaustiva (paramétrica por ejemplo) que ya no suele cambiar demasiado la topología inicial.
Diseñar circuitos electrónicos
Analógicos sencillos con la simbología
Adecuada.
Describir el funcionamiento y la
Aplicación de un circuito electrónico y
Sus componentes elementales.
Realizar con un simulador el montaje
De circuitos electrónicos previamente
Diseñados con una finalidad,
Utilizando simbología adecuada.
Llevar a cabo mediciones de
Magnitudes eléctricas en circuitos
Electrónicos.
Identificar los distintos componentes
Electrónicos elementales.