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INSTITUTO SALESIANO DE FORMACIÓN TÉCNICA LEÓN XIII

INSTITUTO SALESIANO DE FORMACIÓN

TÉCNICA LEÓN XIII

Electrónica I.doc Página 1 de

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INSTITUTO SALESIANO DE FORMACION TÉCNICA LEON XIII 1

ELECTRÓNICA I (E02) Ing. Daniel Alejandro Arango Parrado, M. Sc.

I. PROGRAMA

1. Objetivos

1. Conocer las leyes básicas de los circuitos y los principales componentes

electrónicos.

2. Analizar el funcionamiento del transistor en sus regiones de operación y sus configuraciones.

3. Conocer e implementar algunas configuraciones de amplificadores operacionales y filtros RC y RL.

2. Temario

El esquema de esta asignatura se divide en tres partes, en la primera se estudian las leyes para el análisis de circuitos resistivos y los principales componentes electrónicos. En la segunda, se describe el funcionamiento del

transistor de acuerdo a sus regiones de operación. Como tercera y ultima, se realiza una introducción al los amplificadores operacionales y filtros RC y RL.

Electrónica I es una asignatura que brinda las herramientas básicas al estudiante para entender la electrónica análoga. Esta propuesta se desarrolla desde una perspectiva teórico – práctica en la que cada tema se encuentra

justificado y basado en el anterior, teniendo como prerrequisito la materia de sistemas y circuitos. El contenido del curso es el siguiente.

Repaso de Leyes de Circuitos y Equipos

Resistencia Equivalente o Serie y paralelo

Circuitos Resistivos

o Ley de Ohm. o Divisor de Voltaje

o Divisor de Corriente o Solución de Circuitos Resistivos por Corrientes de Mallas o Solución de Circuitos Resistivos por Voltajes de Nodos

Diodos y Transistores Diodos Semiconductores

Diodos Zener Regiones de operación del Transistor Configuraciones del transistor

Filtros y Amplificadores Operacionales Filtros RC y RL



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Configuraciones de los AMP-OP

La Tabla 1 relaciona los temas que se van a trabajar en esta asignatura con su respectiva intensidad horaria y cronograma. Exentos

TEMA HRS SEMANA

1. Repaso de Leyes de circuitos y Equipos 12

Resistencias en serie y en paralelo 3 31/07/2007

Leyes de circuitos 3 14/08/2007

Práctica 1- Cálculos y Medidas de un circuito resistivo 3 21/08/2007

Práctica 2- Obtención de la recta V=IxR 3 28/08/2007

2. Diodos y transistores 15

Diodo semiconductor, diodo zener y transistor 3 04/09/2007

Regiones de operación y configuraciones del transistor 3 11/09/2007

Examen 3 18/09/2007

Práctica 3- Conmutación del transistor 3 25/09/2007

Práctica 4- Equipos (Generadores y Osciloscopio) 3 02/10/2007

3. Filtros RC y RL, y Amplificadores Operacionales 15

Análisis de filtros RC y RL 3 09/10/2007

Circuitos prácticos de los AMP-OP 3 16/10/2007

Práctica 5- Implementación de filtros RC y RL 3 23/10/2007

Práctica 6- AMP-OP 3 30/10/2007

Examen final 3 06/11/2007

4. Proyecto final 6

Proyecto 3 13/11/2007

Proyecto 3 20/11/2007

TOTAL 48 16 semanas

Tabla 1. Temario ELECTRONICA I

3. Competencias Adquiridas

Al finalizar el curso el estudiante contará con los conocimientos básicos de electrónica análoga para la implementación, análisis y montaje de circuitos.

4. Metodología

Al ser una materia teórica práctica es necesario tener los fundamentos básicos antes de ingresar al laboratorio. El objetivo de los laboratorios es reforzar las clases teóricas y dar claridad a las explicaciones.

Cada tema teórico estará acompañado de su correspondiente laboratorio.



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PARA ASEGURAR EL CORRECTO DESARROLLO DE LOS LABORATORIOS ESTOS SE DEBEN PRESENTAR CON CIRCUITO MONTADO EL DÍA DE LA

PRÁCTICA.

5. Evaluación

DESCRIPCIÓN % SEMANA FECHA

Examen 20

Prácticas 30

Proyecto Final 20

Examen Final 20

Tabla 2. Evaluación “ELECTRONICA I”



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II. REPASO COMPONENTES Y LEYES DE CIRCUITOS

1. La resistencia

Normalmente las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas

se mide en Ohmios (Ω). Las resistencias o resistores son fabricadas en una amplia variedad de valores. Para poder saber el valor nominal de las resistencias existe un código de colores que nos ayuda a obtener este valor

con sólo verlas.

Código de colores para tres o cuatro bandas

COLOR 1ª CIFRA 2ª CIFRA Nº DE CEROS TOLERANCIA (+/-%)

PLATA - - 0,01 10%

ORO - - 0,1 5%

NEGRO - 0 - -

MARRÓN 1 1 0 1%

ROJO 2 2 00 2%

NARANJA 3 3 000 -

AMARILLO 4 4 0000 -

VERDE 5 5 00000 -

AZUL 6 6 000000 -

VIOLETA 7 7 - -

GRIS 8 8 - -

BLANCO 9 9 - -

Tolerancia: sin indicación +/- 20%



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El condensador

Un condensador es un dispositivo electrónico que está formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico. Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente

El condensador es un dispositivo que almacena energía en forma de un campo eléctrico (cuando el Condensador funciona con corriente directa) y se llama

capacitancia o capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar.

La capacidad depende de las características físicas de condensador:

o Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacidad aumenta.

o Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacidad. o El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas

también afecta la capacidad.

o La función del dieléctrico es aumentar la capacidad del condensador.

La unidad de medida es el Faradio. Hay submúltiplos como el miliFaradio (mF), microFaradio (uF), el nanoFaradio (nF) y el picoFaradio (pF).

Las principales características eléctricas de un condensador son su capacitancia y su máxima tensión entre placas (máxima tensión que es capaz de aguantar sin dañarse).

Hay dos tipos de condensadores.

o Los fijos: de papel, de plástico, de cerámica y los electrolíticos o Los variables: Giratorios y los de ajuste

Símbolo condensador

no polarizado

Símbolo condensador

electrolítico (polarizado)



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La Bobina - Inductancia

La bobina (espiras de alambre arrollados) almacena energía en forma de

campo magnético. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magnético generado por ésta corriente (el sentido de flujo del campo magnético, se establece por la ley de la mano derecha). Al estar la

bobina hecha de espiras de cable, el campo magnético circula por el centro de la bobina y cierra su camino por su parte exterior.

Símbolo del inductor

Una característica interesante de las bobinas es que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y

desconectada a una fuente de poder de corriente directa), esta tratará de mantener su condición anterior.

Las bobinas se miden en Henrios (H.), pudiendo encontrarse bobinas que se miden en MiliHenrios (mH).

El valor que tiene una bobina depende de:

- El número de espiras que tenga la bobina (a más vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).

- El diámetro de las espiras (a mayor diámetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios).

- La longitud del cable de que está hecha la bobina.

- El tipo de material de que esta hecho el núcleo, si es que lo tiene.

El Transformador

Es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su entrada en otro diferente que entrega a su salida.

El transformador se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han

arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan: Bobina primaria o "primario" a



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aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado.

- La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por

ella, una corriente alterna.

- Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro.

- Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las

espiras de éste.

- Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "Secundario", se generará por el alambre del secundario una voltaje Habría una corriente si hay una carga (el secundario está

conectado a una resistencia por ejemplo).

- La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el

triple del primario. En el secundario habrá el triple de voltaje.

- Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.

La fórmula:

Número de espiras del primario (Np) Voltaje del primario (Vp) ------------------------------------------------ = ------------------------------------

Número de espiras del secundario (Ns) Voltaje del secundario (Vs)

Vs = Ns x Vp / Np

Número de espiras del primario (Np) Corriente del secundario (Is) ------------------------------------------------- = ----------------------------------

----- Número de espiras del secundario (Ns) Corriente del primario (Ip)

Is = Np x Ip / Ns



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El diodo semiconductor

Símbolo del diodo (A - ánodo K - cátodo)

Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en

versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

Constan de dos partes una llamada N y la otra llamada P, separados por una juntura también llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de silicio.

El diodo puede funcionar de 2 maneras diferentes:

Polarización directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose prácticamente

como un corto circuito.

Diodo en polarización directa

Polarización inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En



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este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente como un circuito abierto.

Diodo en polarización inversa

El diodo Zener

Es un tipo especial de diodo que diferencia del funcionamiento de los diodos comunes, como el diodo rectificador (en donde se aprovechan sus características de polarización directa y polarización inversa) el diodo Zener

siempre se utiliza en polarización inversa, en donde la corriente desea circular en contra de la flecha que representa el mismo diodo.

Símbolo del diodo zener

(A - ánodo K - cátodo)

En este caso analizaremos el diodo Zener, pero no como un elemento ideal, si no como un elemento real y debemos tomar en cuenta que cuando éste se polariza en modo inverso si existe una corriente que circula en sentido

contrario a la flecha del diodo, pero de muy poco valor.

Analizando la curva del diodo zener vemos que en el lugar donde se marca como región operativa, la corriente (Ir, en la línea vertical inferior) puede

variar en un amplio margen, de pero el voltaje (Vz) cambia muy poco. Se mantiene aproximadamente en 5.6 V. (para un diodo zener de 5.6 V)

La principal aplicación que se le da al diodo Zener es la de regulador. Un regulador con zener ideal mantiene un voltaje fijo predeterminado a su salida,



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sin importar si varía el voltaje en la fuente de alimentación y sin importar como varíe la carga que se desea alimentar con este regulador.

2. SIMBOLOGÍA ELECTRÓNICA

Resistencia, tiene dos terminales sin polaridad.

Condensador Cerámico o No Polarizado. Tiene dos terminales y sin polaridad.

Condensador Electrolítico o de Tantalio. Tiene dos terminales y polaridad. El terminal que abarca es el negativo, mientras que

el pequeño central es el positivo.

Parlante. Tiene dos contactos, con polaridad. El positivo suele

estar marcado en colorado o con un signo (+) mientras que el negativo va en negro o con un signo (-)

Diodo LED. Tiene dos contactos normalmente. Tiene polaridad aunque como todo diodo se lo denomina ánodo y cátodo. El

cátodo debe ir al positivo y el ánodo al negativo para que el LED se ilumine.

Interruptor. Tiene solo dos terminales sin polaridad.

Condensador variable. Tiene dos terminales con un tornillo

para ajustar su capacidad. No tiene polaridad.

Resistencia Variable, potenciómetro o trimer. Tiene tres terminales, dos de los cuales son los extremos de la resistencia

y el central es el cursor que se desplaza por la misma. En los potenciómetros suelen estar en ese orden, mientras que en los

trimer varia según su tipo.

Batería. Tiene dos terminales. El positivo se lo indica con un

signo (+) el que queda sin indicar es el negativo. Aunque a simple vista la placa más grande es el positivo y la pequeña el negativo.

Triac. Tiene tres terminales. Dos son por donde la corriente pasa (AC). Estas no tienen polaridad. La restante es la de

control. Su posición y encapsulado varía según el dispositivo.

Tiristor. Suele denominarse diodo controlado. Sus terminales

son ánodo, cátodo y compuerta. Su cápsula cambia según el componente.

Diodo. Tiene dos terminales, con polaridad. Uno es el ánodo y suele estar representado en el encapsulado por un anillo. El

otro es el cátodo.



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Diodo Zenner. Idem anterior.

Diodo Varicap. Idem anterior.

Transformador. La cantidad de terminales varía según cuantos bobinados y tomas tenga. Como mínimo son tres para los

autotransformadores y cuatro en adelante para los transformadores. No tienen polaridad aunque si orientación

magnética de los bobinados.

Opto-Triac. Tiene cuatro terminales útiles, aunque suele venir

en encapsulados DIL de seis pines. Dos terminales son para el LED que actual como control. Estos terminales son ánodo y cátodo. Otros dos terminales son del Triac, que como todo

dispositivo de ese tipo no tiene polaridad.

Transistor Bipolar PNP. Tiene tres terminales. Uno es la base,

que aparece a la izquierda, solo. Otro es el emisor, que aparece a la derecha, arriba, con una flecha hacia el centro. El

último es el colector, que aparece a la derecha, abajo.

Transistor Bipolar NPN. La base esta sola del lado izquierdo. El

emisor esta del lado derecho hacia abajo con una flecha, pero en este caso hacia afuera. El colector esta en el lado derecho superior.

Transistor IGBT PNP. El emisor es el de la flecha, el colector el otro del mismo lado que el emisor mientras que la base esta

sola del lado izquierdo.

Transistor IGBT NPN. Sigue los mismos lineamientos

anteriores.

Cristal de Cuarzo. Tiene dos terminales sin polaridad.

Puesta a tierra y masa, respectivamente.

Amplificador Operacional. Tiene básicamente tres terminales.

Dos de entrada de las cuales una es inversora (señalada con un -) y otra es no inversora (señalada con un +). La tercera es salida. Adicionalmente tiene dos terminales de alimentación y

puede tener otras conexiones para, por ejemplo, manejar ganancia.

Bobina o inductor sobre aire. Tiene dos terminales que no tienen polaridad. Esta armada sobre el aire, sin nucleo. Puede

tener devanados intermedios.



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Bobina o inductor sobre núcleo. Idem anterior solo que esta

montada sobre una forma.

Relé. Tiene como mínimo cuatro terminales. Dos de ellos son para controlar la bobina que mueve la llave. Los otros dos (o

más) son de la llave en si.

Lámpara de Neón. Tiene dos terminales sin polaridad.

Instrumento de medición. Tiene dos terminales. Si llegase a

tener polaridad ésta es representada por signos + y -.

Piezzo - reproductor o zumbador. Tiene dos terminales. No tiene polaridad.

Conector. Suele esquematizar al conector RCA o al BNC. El terminal central suele ser señal y el envolvente suele ser

masa.

Antena. Dependiendo de tu forma tiene uno o dos terminales.

Cuando tiene solo uno es el polo. Que suele ser algo como un trozo de alambre o una varilla telescópica. Cuando tiene dos el

segundo es el plano de masa.

Punto de conexión. Suele representar una toma de control, un

pin determinado o una entrada. En su interior se rotula su función abreviada.

Puente rectificador. Generalmente compuesto por cuatro diodos en serie. Tiene cuatro conexiones.

Alternativa al puente rectificador. Idem Anterior.

Pulsador Normal Abierto en estado de reposo. Tiene dos

terminales sin polaridad.

Pulsador Normal Cerrado en estado pulsado. Tiene dos terminales sin polaridad.

Pulsador Normal Cerrado en estado de reposo. Tiene dos terminales sin polaridad.

Punto de conexión. Suele representar una entrada o un punto de alimentación.

Punto de empalme. Se emplea para unir un cable a otro.



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Compuerta Lógica. Con un circulo en la parte de salida es

inversora, sin él es no inversora. Según el dispositivo vienen dos o mas en un mismo encapsulado. Ver hoja de datos para mas información.

Resistencia sensible a la luz o LDR. Tiene dos terminales las cuales no son polarizadas.

Fusible. Tiene dos terminales y no tiene polaridad.

Jack Mono con corte. Tiene tres terminales. Uno es el común, que conecta con la masa de la ficha. Otro es la entrada de

señal y el tercero el corte, que conecta cuando no hay ficha insertada.

Selector. Viene de tres o mas contactos dependiendo de la cantidad de posiciones que tenga. No tiene polaridad aunque si

orden de contactos. Cada selector tiene su propio esquema de conexionado.

Carga. Suele representar una lámpara resistiva, aunque nada dice que sea solo eso.. Tiene dos contactos sin polaridad. De ser una carga polarizada se indica con + y -.

Display de 7 segmentos. Generalmente de LED's cada segmento esta representado por una letra. El punto decimal es

considerado un segmento a parte. Tienen nueve o mas contactos, dependiendo del fabricante. No hay nada estándar

en estos displays por lo que es necesario consultar la hoja de datos de cada dispositivo en particular.

Motor. Tiene dos contactos a menos que se indique lo contrario en el circuito. Cuando son de alterna no tienen polaridad. Cuando son de continua la polaridad se señala con un + y un -

Interruptor con piloto de neón. Tiene tres conectores

usualmente. Dos de ellos son de la llave y el tercero (que suele ser un delgado alambre) viene de la lámpara de neón para conectar al otro polo y así iluminarla.

Opto Acoplador con transistor Darlington. Tiene generalmente cinco conexiones aunque la cápsula sea DIL de 6 pines. Dos

son para el LED de control y tres para el transistor darlington.



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Lámpara de descarga por gas de Xenón. Tiene tres terminales.

Uno es el positivo de la lámpara, marcado en la ampolla de vidrio en forma oscura. El otro es el negativo, que también está en la ampolla aunque claro. Y el tercer terminal, de

disparo, es una placa metálica que abraza la lámpara por afuera. Trabaja con alta tensión, por lo que si la tocas

funcionando vas a chillar bastante.

La corriente alterna, voltaje pico, rms, periodo, frecuencia

La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la continua circula sólo en un sentido.

La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo

en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.

Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.

El siguiente gráfico aclara el concepto:

En este caso el gráfico muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía y nos da una forma de onda llamada: onda



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senoidal. Se observa que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente)

FRECUENCIA (F): se denomina frecuencia de una onda la cantidad de

veces que se produce el ciclo. Un ciclo se reconoce como la acción de una onda cuando parte de cero, toma su valor máximo, va a su valor mínimo y retorna a cero. La frecuencia de una señal se mide en ciclos

por segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios.

PERIODO (T): El tiempo necesario para que un ciclo de una señal se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / F, o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia (F).

AMPLITUD (A): la amplitud de la onda es la distancia o tamaño existente entre el valor estable o cero y el punto máximo.

VOLTAJE PICO-PICO (Vpp): Analizando el gráfico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp).

VOLTAJE RMS (Vrms): Se puede obtener el voltaje equivalente en

corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula

Vrms = 0.707 x Vp. Este valor de voltaje es el que obtenemos cuando utilizamos un voltímetro.

Ley de corrientes de Kirchoff

Esta ley dice que la suma de las corrientes que entran en un área cerrada del circuito (ver circulo verde en el gráfico), son iguales a las corrientes que salen.

Es Decir, la suma de corrientes en un nodo (círculo verde) debe ser igual a cero ("0"). Siempre se debe tomar a las corrientes que entran al nodo como positivas y a las del nodo como negativas.

Corrientes que entran al nodo = corrientes que salen del nodo

Corrientes que entran al nodo - corrientes que salen del nodo = 0

En el caso de la figura, La corriente que sale de la fuente I ent, se divide en dos, pasando I1 por una resistencia R1 e I2 por la resistencia R2. Posteriormente estas dos corrientes se vuelven una sola antes de regresar a la



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fuente original I ent, cumpliéndose nuevamente la ley de corriente de Kirchoff en el nodo que está debajo de R1.

I ent (corriente que entra) = I1 + I2 (corrientes que salen)

Esta ley es muy útil, para encontrar el valor de una corriente en un circuito cuando conocemos las otras que alimentan un nodo.

Ley de tensiones de Kirchoff

Esta Ley dice que los incrementos en tensión son iguales a las caídas de tensión en un circuito.

En otras palabras: La suma de todas las tensiones (positivas los aumentos de tensión y negativas las caídas de tensión) en un camino cerrado debe ser forzosamente igual a cero.



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En un circuito en serie (supongamos resistencias en serie conectadas a una fuente se tensión (una batería), la suma de las tensiones en todo el circuito debe de ser cero. Ver gráfico.

Fuente (5 V) - (VR1 + VR2 + VR3) = 0

Con la ayuda de este conocimiento se puede obtener el valor del voltaje en cualquier resistencia que este en un camino cerrado.



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Generador de funciones

1. Interruptor.

2. Selector de banda: actuando sobre él establecemos el margen de

frecuencias en el que nos vamos a mover.

3. Selector de la forma de onda: Determinamos si la onda va a ser

cuadrada,

senosoidal o triangular.

4. Selector de frecuencias: Actuando sobre este selector ajustamos la

frecuencia que estará dentro del margen elegido (selector de banda). Esta

frecuencia será aquella que indique el selector de frecuencias multiplicada por

el límite inferior de la banda elegida en el selector de banda.

5. Control de la amplitud: Aumentamos o disminuimos la amplitud de la

onda. Para controlarla podemos conectar la salida a un osciloscopio, y una vez

visualizada, actuamos sobre este control.

6. Terminal para señales TTL: Obtenemos de esta salida una señal de

impulsos TTL para su aplicación a estos circuitos.

7. Terminal de salida.

Para la obtención de una señal seguiremos los siguientes pasos: seleccionamos

la forma de onda (3) y la banda de frecuencias (2), ajustamos la frecuencia (4)

y por último la amplitud.



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NOTA IMPORTANTE

Es muy importante no suministrar tensión (Voltaje) alguno a los

terminales de salida ya que podríamos dañar al instrumento.

1. Control de la amplitud: Determinamos la amplitud de la señal de salida.

2. Tensión de Offset: Superponemos un determinado nivel de tensión

continua a la señal de salida previamente ajustada.

3. Selector del rango de frecuencias: Determinamos el margen de

frecuencias en el que nos vamos a mover con el control de frecuencias.

4. Selector de función: Determinamos la forma de la señal de salida.

5. Salida principal: Aquí disponemos de la señal previamente seleccionada y

ajustada a nuestros requerimientos.

6. Señal de salida TTL: Dependiendo del tipo de generador podemos

disponer de una señal cuadrada de una amplitud fija predeterminada y de una

frecuencia variable a través de los controles.

7. Conmutador de barrido: Disponemos de un barrido interno que habilita

los controles rango de barrido (8) y amplitud de barrido(9).

8. Rango de barrido: Ajusta el rango de la señal interna de barrido y la

repetición del mismo.



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9. Control de la amplitud de barrido: Ajusta la amplitud de la señal de

barrido interna.

10. Control de frecuencia: Ajusta la frecuencia de salida dentro del rango

seleccionado en (3).

11. Interruptor.

Osciloscopios

Los osciloscopios son instrumentos más complejos que los multímetros,

generadores, etc...Presentamos a continuación lo que podría ser un

osciloscopio genérico, con sus controles más característicos, de forma que nos

permita familiarizarnos con estos.

1. Atenuador vertical (CH1): Seleccionamos los voltios en cada división

(rejilla), para el primer canal.

2. Ajuste fino sensibilidad vertical (CH1): Precisamos el ajuste del

atenuador vertical.

3. Desplazamiento vertical de canal 1: Desplazamos la señal

verticalmente.

4. Selector AC-GND-DC de canal 1: En el canal 1 seleccionamos la señal a

visualizar (alterna o continua), o con la posición GND situamos la masa en el

nivel de referencia que queramos.

5. Modos de funcionamiento: Con este conmutador seleccionamos la señal a

visualizar. Si pulsamos CH1 aparecerá la señal del canal 1, si pulsamos CH2

aparecerá la señal del canal 2, pulsando CH1 y CH2 simultáneamente aparece

la suma de las dos señales. Pulsando ALT en la pantalla obtenemos las dos

señales, si pulsamos CHOP el barrido se produce más lentamente.

6. Atenuador vertical (CH2): Seleccionamos los voltios en cada división

(rejilla), para el segundo canal.



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7. Ajuste fino sensibilidad vertical (CH2): Precisamos el ajuste del

atenuador vertical.

8. Inversor de la señal de canal 2: Con este interruptor invertimos la señal

del canal 2. Si pulsamos este, y en los modos de funcionamiento CH1 y CH2

simultáneamente, en la pantalla obtenemos la diferencia de las dos señales.

9. Selector AC-GND-DC de canal 2: En el canal 2 seleccionamos la señal a

visualizar (alterna o continua), o con la posición GND situamos la masa en el

nivel de referencia que queramos.

10. Entrada vertical (CH1): Entrada para la sonda (canal 1).

11. Desplazamiento vertical de canal 2: Desplazamos la señal

verticalmente.

12. Desplazamiento horizontal: Con este mando variamos la posición

horizontal del trazo. Con la opción PULL x 10 MAG (sacando el conmutador)

dividimos la escala del tiempo por 10.

13. Tiempo de barrido: Seleccionamos el tiempo de cada división de la

rejilla.

14. Ajuste fino de la base de tiempos: Precisamos el ajuste de la base de

tiempos.

15. Modos de disparo: Con este conmutador seleccionamos el modo de

disparo:

-AUTOMÁTICO (posición Auto): los impulsos de barrido se generan

internamente.

-NORMAL (posición Norm): no aparece nada en la pantalla si no hay señal en

la entrada.

- X/Y (posición x/y): el canal 1 produce la deflexión vertical (eje Y), y el canal

2 la deflexión horizontal (eje X). En esta posición es indiferente el modo de

funcionamiento.

16. Selector de la fuente de barrido: Seleccionamos la fuente de disparo,



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que puede ser una propia, la misma señal del canal 1, la señal del canal 2, una

señal exterior de la red o una señal exterior.

17. Conmutador de acoplamiento para el sincronismo: Las posiciones de

este conmutador:

- AC: la componente continua es bloqueada de la señal que va a

dar la fuente de disparo.

- VIDEO FRAME: la componente vertical es una señal de video que

se utiliza como fuente de disparo.

- - VIDEO LINE: la componente horizontal es una señal de video

que se utiliza como fuente de disparo. Esta señal puede también

no ser de video.

18. Nivel (comienzo del trazo): Mediante este mando podemos elegir el

punto de la onda en el que comienza el trazo.

19. Entrada vertical (CH2): Entrada para la sonda (canal 2).

20. Ajuste de la sonda: Para la comprobación de las sondas, conectaremos

sus puntas de prueba a este terminal y en pantalla obtendremos una señal de

prueba.

21. Brillo (intensidad): Nos ilumina más o menos el trazo de la señal.

22. Foco: Ajustamos el trazo.

23. Interruptor.



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En la actualidad se están imponiendo los osciloscopios digitales debido a las

ventajas que presenta frente a los analógicos. En estos tendremos más

opciones a la hora de analizar una señal, que normalmente aparecerán

mediante menús en pantalla.

Lo importante es que en todos los osciloscopios nos encontraremos con una

serie de bloques que nos permiten su manejo:

Tubo de rayos catódicos (T.R.C.) o pantalla: Aquí están situados los

controles sobre la imagen en la pantalla (foco, intensidad, etc.).

Etapa vertical: Mediante los controles situados en este bloque

seleccionamos las señales a visualizar, y parámetros relativos a la

amplitud de las mismas, así como el modo en que se visualizarán

(atenuador/amplificador de entrada, ajuste fino de sensibilidad de

escala, conmutador para seleccionar la señal a visualizar, etc.).

Etapa horizontal o circuito de barrido: Nos encontramos aquí con los

controles de las señales en función del tiempo (atenuador/amplificador



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de barrido, factor de conversión de escala, etc.).

Circuito de disparo: Se distinguen los controles relativos al modo en

que se produce el disparo (independientemente de la fuente), así como

el tipo de acoplamiento (adaptación de la señal a visualizar) de la señal

de disparo (selector de fuente de barrido, level, etc.).

Conectores de entrada: Aquí nos encontramos con las entradas para

las señales y señales de disparo.

OSCILOSCOPIOS: VISUALIZACIÓN Y TOMA DE MEDIDAS

PRECAUCIONES GENERALES Antes de conectar el osciloscopio es conveniente ajustar el brillo (INTENSITY)

en su posición intermedia, para evitar un fuerte destello del haz sobre la

pantalla, y evitar el deteriodo de esta.

Los controles de desplazamiento del haz de las etapas vertical y horizontal

(POSITION) debemos ajustarlos en sus posiciones intermedias, ya que si están

en sus posiciones extremas no podremos visualizarlo.

Debemos asegurarnos de que la fuente de barrido (SOURCE) del circuito de

disparo (TRIGGER) preseleccionada es correcta. Si está seleccionada en la

posición "EXT" (fuente externa), y no aplicamos ninguna señal de barrido, el

haz permanecerá inmóvil en la pantalla (en ausencia de señal de entrada) si el

modo de disparo es automático (MODE-AUTO), o no aparecerá si el modo es

normal (MODE-NORM).

PUESTA EN MARCHA Una vez que se ha encendido el osciloscopio situaremos el conmutador de

entrada de señal vertical correspondiente en la posición GND y mediante los

controles de posición (POSITION) ajustamos el trazo en una posición de

referencia en la retícula de la pantalla (normalmente en el centro). Una vez

hecho esto ajustaremos los distintos controles del tubo de rayos catódicos

como intensidad adecuada, foco, rotación del trazo, etc...



TÉCNICA LEÓN XIII


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VISUALIZACIÓN DE SEÑALES

Para visualizar una señal hemos de introducir la sonda o sondas de medida en

el conector de entrada vertical (INPUT). Si el osciloscopio es de doble canal,

dispondremos de dos entradas, normalmente CH1 ó Y, y CH2 ó X. Para señales

de elevada tensión usaremos sondas especiales atenuadoras.

Para modificar la representación de la imagen actuaremos sobre los

conmutadores de atenuación vertical (VOLTS/DIV) y horizontal o barrido

(TIME/DIV o SEC/DIV). Así, por ejemplo, no podremos visualizar una señal de

30 V, si el atenuador VOLTS/DIV está en la posición de 10mV/div, o una señal

de 10 KHz (T=0,1 ms) si el atenuador SEC/DIV está en la posición de 5s/div.

Antes de efectuar una medida hemos de ajustar los mandos ajuste fino de

sensibilidad vertical y horizontal (VARIABLE) en la posición CAL.

TOMA DE MEDIDAS

Una vez visualizada la señal, estamos en disposición de efectuar su medición:

MEDIDA DE TENSIÓN ALTERNA:

El selector de entrada debe estar en la posición "AC" y debe aparecer un ciclo

completo de la señal. La medida de una tensión alterna se obtiene mediante el

producto del número de cuadros ocupados por la señal en la retícula de la

pantalla (pico a pico), por la escala seleccionada en el atenuador vertical

VOLTS/DIV, siempre que el mando de ajuste fino (VARIABLE) se encuentre en

su posición "CAL".

La magnitud de la escala seleccionada normalmente viene impresa con marcas

en el mismo mando VOLTS/DIV, aunque en algunos modelos se muestra

directamente en la pantalla.

MEDIDA DE TENSIÓN CONTINUA:



TÉCNICA LEÓN XIII


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En este caso situaremos el selector de entrada en la posición DC (acoplamiento

DC). De la misma forma actuaremos si tratamos de medir una señal alterna

que tiene superpuesta un nivel de continua. Si en este último caso situáramos

la entrada en posición AC, eliminaríamos la componente continua con lo que

solamente se visualizaría la componente alterna de la señal.

El procedimiento de lectura de la medida es el mismo que en el caso de una

tensión alterna, pero hemos de fijar la línea de referencia (acoplamiento GND)

en torno a la cual se desplazará el haz, positiva (hacia arriba) o negativamente

(hacia abajo), en función de la magnitud medida y la posición del atenuador de

entrada vertical (VOLTS/DIV).

MEDIDA DE FRECUENCIA:

Para obtener la frecuencia de una señal hemos de visualizar un ciclo completo

de esta como mínimo. El cálculo lo haremos en base al tiempo de duración de

un ciclo, siendo la frecuencia la inversa del periodo (f=1/T). Para ello contamos

los cuadros ocupados por un ciclo completo en el eje horizontal, y

multiplicamos dicha cantidad por el tiempo de barrido seleccionado en el

conmutador SEC/DIV, con lo que la frecuencia será la inversa del valor

obtenido. No debemos olvidar situar el mando de ajuste fino de sensibilidad

(VARIABLE), del circuito horizontal, en la posición CAL.

EJEMPLOS



TÉCNICA LEÓN XIII


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TENSIÓN ALTERNA Y FRECUENCIA

Tensión de pico:

3 DIV x 0,5 VOLTS/DIV = 1,5 V (de pico)

Tensión pico-pico: Vp-p = 3 V

Frecuencia: 8 DIV x 0,1 ms = 0,8 ms

f = 1/T = 1/0,8ms = 1250 Hz

TENSIÓN CONTINUA

Valor de tensión:

4,6 DIV x 2 VOLTS/DIV = 9,2V

Laboratorio Osciloscopio

Describirle panel frontal del osciloscopio



TÉCNICA LEÓN XIII


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III. LOS FILTROS

¿Qué son los Filtros? Los filtros son redes que permiten el paso o detienen el paso de un

determinado grupo de frecuencias (banda de frecuencias). Tipos de filtros: - filtros paso bajo

- filtros paso alto - filtros pasa banda

- filtro supresor de banda o rechazo de banda Principales características de los filtros: - frecuencia central

- ancho de banda - factor de calidad

Se muestran dos gráficos de dos filtros con la misma frecuencia central.

El gráfico A: - muestra una frecuencia central fo (también llamada frecuencia de

resonancia) - ancho de banda va de f1 a f2. El gráfico B:

- muestra una frecuencia central fo (también llamada frecuencia de resonancia)

- ancho de banda va de f3 a f4. Las frecuencia utilizadas para determinar el ancho de banda (f1, f2, f3, f4) se

llaman frecuencias de corte o frecuencias de mediana potencia y se obtienen cuando la amplitud de la onda (ver el gráfico) cae en 3 dB de su máxima

amplitud. El gráfico B muestra un filtro de mayor selectividad, pues las frecuencias de

corte están mas cerca de la frecuencia central fo (ver la amplitud de la salida del filtro). En este caso el ancho de banda del filtro es menor.



TÉCNICA LEÓN XIII


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El gráfico A muestra un filtro de menor selectividad, pues sus frecuencias

están más alejadas de la frecuencia central, pero su ancho de banda es mayor. Para encontrar el factor de calidad de un filtro se utiliza la fórmula: Q = fo / AB

Donde: fo = frecuencia de resonancia AB = ancho de banda (f2 - f1) o (f4 - f3).

En este caso el factor de calidad del filtro B es mayor.

Filtro RC (resistor-Condensador) Paso Bajo Un filtro paso alto RC es un circuito formado por una resistencia y un

condensador conectados en serie de manera que este permite solamente el paso de frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada

frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal

y el caso real.

La unidad de frecuencia es el: Hertz, Hertzio, ciclo por segundo Filtro Paso Bajo ideal

El filtro paso bajo ideal es un circuito formado por una resistencia y un condensador, que permite el paso de las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte (Fc) y elimina las que sean superiores a ésta. (ver figura)



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Filtro paso bajo Real

La reactancia capacitiva cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XC es baja logrando con esto que las señales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de corte) la

reactancia capacitiva es grande, lo que causa que estas frecuencias no se vean afectadas o son afectadas muy poco por el filtro.

Con la ley de Ohm: - Vin = I x Z = I x (R2 + XC2) 1/2

- Vo = I x XC

- Vo = Vin / ( 1 + (2 x π x RC)2 )1/2

La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la señal entrante cae hasta un 70.7 % de su valor máximo. Y esto ocurre cuando XC = R. (reactancia capacitiva = resistencia)

Si XC = R, la frecuencia de corte será

Fc = 1 / (2 x π x RC) La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda

de paso, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda de atenuación.

Filtro RC (resistor-Condensador) Paso Alto

Un filtro paso alto RC es un circuito formado por una resistencia y un condensador conectados en serie de manera que este permite solamente el paso de frecuencias por encima de una frecuencia en particular llamada

frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por debajo de esta frecuencia. Estos filtros RC no son perfectos por lo que se hace el análisis en el

caso ideal y el caso real. La unidad de frecuencia es el: Hertz, Hertzio, ciclo por segundo

Filtro Paso Alto ideal



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El filtro paso alto ideal es un circuito que permite el paso de las frecuencias por encima de la frecuencia de corte (Fc) y elimina las que sean inferiores a ésta.

(ver figura) Filtro paso bajo Real

Para el circuito serie: condensador-resistencia, el voltaje de salida Vo queda:

Vo = I x R. como Vin = I x Z = I x (R2 + Xc2)1/2, así: Vo = 2 x π x F x R x C / (1 + (2 x π x F x R x C)2)1/2

El valor de la tensión de salida puede ser calculado con esta ecuación para cualquier frecuencia.

Para bajas frecuencias, la salida tiene un valor muy bajo. Para la frecuencia de corte Xc = R (reactancia capacitiva = resistencia), entonces:

Vr = Vo = I x R = I x Xc y Vo = 0.707 x Vin

A la frecuencia de corte la reactancia capacitiva y la resistencia tienen el mismo valor, entonces: R = XC = 1 / (2 x π x Fc x C) (la misma ecuación del filtro Paso bajo).

Despejando: Fc = 1 / (2 x π x R x C)

Filtro RL (Resistor-Inductor) Paso Bajo

Un filtro paso bajo RL es un circuito formado por una resistencia y una bobinar conectados en serie de manera que este permite solamente el paso de



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frecuencias por debajo de una frecuencia en particular llamada frecuencia de corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. Estos filtros

RL no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real.

Filtro Paso Bajo ideal

El filtro paso bajo ideal es un circuito formado por una resistencia y una

bobina, que permite el paso de las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte (Fc) y elimina las que sean superiores a ésta. (ver figura).

Filtro paso bajo ideal

La reactancia inductiva cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XL es alta logrando con esto que las señales de estas frecuencias sean atenuadas. En cambio a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de corte) la

reactancia inductiva es pequeña, lo que causa que estas frecuencias no se vean afectadas o son afectadas muy poco por el filtro.

Filtro paso bajo real

Con la ley de Ohm: - Vin = I x Z = I x (R2 + XL2) 1/2

- Vo = I x R

- Vo = Vin x R / (R2 + XL2 )1/2



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La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la señal entrante cae hasta un 70.7 % de su valor máximo. Y esto ocurre cuando XC = R.

(reactancia capacitiva = resistencia)

Si XL = R, la frecuencia de corte será: Fc = R / (2 x π x L) La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda de paso, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda de

atenuación.

Filtro RL (resistencia-bobina) Paso Alto Un filtro paso alto RL es un circuito formado por una resistencia y una bobinar

conectados en serie de manera que este permite solamente el paso de frecuencias por encima de una frecuencia en particular llamada frecuencia de

corte (Fc) y elimina las frecuencias por encima de esta frecuencia. Estos filtros RL no son perfectos por lo que se hace el análisis en el caso ideal y el caso real.

Nota: La unidad de frecuencia es el: Hertz, Hertzio, ciclo por segundo Filtro Paso alto ideal: El filtro paso alto ideal es un circuito formado por una

resistencia y una bobina, que permite el paso de las frecuencias por encima de la frecuencia de corte (Fc) y elimina las que sean inferiores a ésta. (ver figura).

Filtro paso alto ideal

La reactancia inductiva cambia con la frecuencia. Para altas frecuencias XL es alta logrando con esto que la salida Vo sea evidente para estas frecuencias.

En cambio a bajas frecuencias (por debajo de la frecuencia de corte) la reactancia inductiva es pequeña, y sea poco el efecto e ests sobre la salida Vo.



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Filtro paso alto real Con la ley de Ohm:

- Vin = I x Z = I x (R2 + XL2) 1/2

- Vo = I x XL - Vo = Vin x XL / (R2 + XL2 )1/2 = (Vin x I) / ( 1 + (2π x f x RL))1/2

La frecuencia de corte es aquella donde la amplitud de la señal entrante cae

hasta un 70.7 % de su valor máximo. Y esto ocurre cuando XL = R = 2π x Fc x L. (reactancia capacitiva = resistencia)

Si XL = R, la frecuencia de corte será: Fc = R / (2 x π x L) La banda de frecuencias por debajo de la frecuencia de corte se llama Banda

de atenuación, y la banda de frecuencias por encima de Fc se llama Banda de paso atenuación

Filtro activo Paso Bajo con Amplificador Operacional

Los filtros activos se diferencian de los filtros comunes, en que estos últimos son solamente una combinación de resistencias, Condensadores e inductores. En cambio los filtros activos se componen de resistores, Condensadores y

dispositivos activos como Amplificadores Operacionales o transistores.

Filtro activo paso bajo con Amplificador Operacional



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Curva de respuesta de un filtro Paso bajo.

Las líneas discontinuas rojas representan el filtro paso bajo ideal Si se seleccionan los Condensadores de modo que:

C1 = C2 = C y R1 = R2 = R3 = R

El valor de la frecuencia Fc (frecuencia de corte) se puede obtener con ayuda de la siguiente fórmula: Fc = 0.0481 / RC.

Y la ganancia del filtro (acordarse de que es un amplificador) será:

Av = Vo / Vin = R2 / R1. Si se expresa esta ganancia en decibeles:

Av = 20Log Vo / Vin o Av = 20 log R2 / R1.

Nota: Fc (frecuencia de corte) es el punto en la curva de transferencia en que salida ha caído 3 dB (decibeles) desde su valor máximo.

Laboratorio Filtros



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IV. DISPOSITIVOS DE TRES TERMINALES

1. El Transistor Bipolar o BJT

Transistor NPN

Transistor PNP

El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos,

puede ser de germanio o silicio.

Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo

de transistor.

El transistor es un dispositivo de 3 terminales con los siguientes nombres: base (B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla que tiene la flecha en el gráfico de transistor.

El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le introducimos una cantidad de corriente por una de sus terminales (base), el

entregará por otra (emisor), una cantidad mayor a ésta, en un factor que se llama amplificación. Este factor se llama β (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Entonces:

Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de amplificación) por Ib (corriente que pasa por la patilla base).

Ic = β * Ib

Ie (corriente que pasa por la patilla emisor) es del mismo valor que Ic, sólo que, la corriente en un caso entra al transistor y en el otro caso sale de el, o viceversa.



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2. Regiones operativas del transistor

o Región de corte:

Un transistor esta en corte cuando:

corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic = Ie = 0)

En este caso el voltaje entre el colector y el emisor del transistor es el voltaje de alimentación del circuito (como no hay corriente circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la

corriente de base = 0 (Ib =0)

o Región de saturación:

Un transistor está saturado cuando:

corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = I máxima)

En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en

ambos, ver ley de Ohm. Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo suficientemente grande como para inducir una corriente

de colector β veces más grande.

o Región activa:

Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa. En esta región

la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la corriente de base (Ib), de β (ganacia de corriente de un amplificador, es un dato del fabricante)

y de las resistencias que hayan conectadas en el colector y emisor). Esta región es la mas importante si lo que se desea es utilizar el transistor como un amplificador.

3. Configuraciones

Hay tres tipos de configuraciones típicas en los amplificadores con transistores, cada una de ellas con características especiales.

- Emisor común - Colector común. - Base común.



TÉCNICA LEÓN XIII


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Nota: Corriente de colector y corriente de emisor no son exactamente iguales, pero se toman como tal, debido a la pequeña diferencia que existe entre ellas,

y que no afectan en casi nada a los circuitos hechos con transistores.

4. El FET de juntura o JFET

Los símbolos del FET son:

Fet canal N

Fet canal P

Este dispositivo semiconductor, controla el flujo de corriente por un canal semiconductor, aplicando un campo eléctrico perpendicular a la trayectoria de la corriente.

Los terminales de este tipo de transistor se llaman Drenador (drain), Fuente (source) y el tercer terminal es la compuerta (gate). La región que existe entre el drenador y la fuente y que es el camino obligado de los electrones se llama "canal".

La corriente fluye de D a S

El transistor de juntura bipolar es un dispositivo operado por corriente y requiere que halla cambios en la corriente de base para producir cambios en la corriente de colector. El FET es controlado por tensión y los cambios en tensión

de la compuerta (gate) a fuente (Vgs) modifican la región de rarefacción y causan que varíe el ancho del canal.



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V. AMPLIFICADORES

1. El amplificador con transistor

Emisor común

Para que una señal se pueda amplificar tiene que ser una señal de AC. No tiene

sentido amplificar una señal de corriente continua, por que ésta no lleva ninguna información. En un amplificador de transistores están involucradas los dos tipos de

corrientes (alterna y continua). La alterna es la señal a amplificar y la continua sirve para establecer el punto de operación del amplificador (polarización).

Este punto de operación permitirá que la señal amplificada no este distorsionada.

En el diagrama se observa que la base del transistor está conectada a dos resistencias (R1 y R2). Estas dos resistencias forman un divisor de tensión que permite tener en la base del transistor una tensión necesaria para establecer la

corriente de polarización de la base. El punto de operación en corriente continua está sobre una línea de carga dibujada en la familia de curvas del transistor. Esta línea esta determinada por fórmulas que se muestran.

Hay dos casos extremos, cuando el transistor está en saturación (Ic max) y cuando está en corte (Ic = 0). Si se modifica R1 y/o R2 el punto de operación se modificará para arriba o para abajo en la curva obteniendo posiblemente distorsión



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Si la señal de entrada (Vin) es muy grande, se recortarán los picos positivos y negativos de la señal de salida (Vout).

El condensador de bloqueo C1:

Este condensador se utiliza para bloquear la corriente continua que puede venir de Vin. Este condensador actúa como un circuito abierto para la corriente continua y un corto circuito para la corriente alterna (la que se desea

amplificar).

Condensador de derivación (Ce):

La resistencia Re es una resistencia que aumenta la estabilidad del amplificador, pero es muy sensible a las variaciones de temperatura (causará cambios en la corriente de base, lo que causará variaciones en la corriente de emisor (recordar Ic = β Ib)).

Esto causará una disminución en la ganancia de corriente alterna, lo que no es deseable. Para resolver el problema se pone en paralelo con Re un condensador que funcionará como un corto circuito para la corriente alterna y un circuito abierto para corriente continua

La tensión de salida estará dada por la siguiente fórmula:

Vout = Ic x Rc = β x Ib x Rc

La ganancia de tensión es

G= Vout / Vin = - Rc / Zin

(El signo menos indica que Vout esta 180° fuera de fase con al entrada

Vin)



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La ganancia de corriente es

(Vout x Zin) / (Vin x Rc) = ganancia de voltaje x Zin / Rc

Colector común (seguidor)

El amplificador seguidor, también llamado colector común, es muy útil pues tiene una impedancia de entrada muy alta y una impedancia de salida baja.

Nota: La impedancia de entrada alta es una característica deseable en un amplificador pues, el dispositivo o circuito que lo alimenta no tiene que

entregarle mucha corriente (y así cargarlo) cuando le pasa la señal que se desea amplificar.

Este circuito no tiene resistencia en el colector y la salida está conectada a la resistencia del emisor (ver la figura). El voltaje se salida "sigue" al voltaje en el

emisor, sólo que es de un valor ligeramente menor (0.6 Voltios aproximadamente)

Ve = Vb - 0.6 Voltios

La ganancia de tensión es:

G= Av = Vout / Vin = Ve / Vb.

Como Ve es siempre menor que Vb, entonces la ganancia siempre será menor a 1.



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La impedancia de entrada se obtiene con la siguiente fórmula: Zin = (β + 1) x Re

Donde: β es la ganancia de corriente del transistor (dato del fabricante)

Del gráfico anterior. Si Re = 2.2 KiloOhmios (2.2 K) y β = 150

Zin = (β + 1) x Re = (150 + 1) x 2200 Ohmios = 332,000 Ohmios (332 K)

Este amplificador aparenta una impedancia de entrada de 332,000 Ohmios a la fuente de la señal que se desea amplificar. Este tipo de circuito es muy utilizado como circuitos separadores y como adaptadores de impedancia entre

las fuentes de señal y las etapas amplificadoras.

2. El Amplificador Operacional (Operational Amplifier)

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

Como se mencionó antes, el amplificador tiene 2 entradas: una de ellas es la entrada inversora (-) y la otra es la entrada no inversora (+) y tiene una sola

salida. Este amplificador se alimenta usualmente por una fuente de voltaje de doble polaridad que está en los rangos de +/- 5 voltios a +/- 15 voltios,

también se puede alimentar con una sola fuente con ayuda de un arreglo adicional. Ver las siguientes figuras:

Fuente de doble polaridad

Fuente de doble polaridad desde una

sola fuente

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



TÉCNICA LEÓN XIII


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3. El Amplificador Operacional utilizado como inversor

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

mueve en un sentido, la de salida se mueve en sentido opuesto.

El amplificador se conecta como se muestra en la siguiente figura, donde tenemos una resistencia R1, conectada entre la entrada de la señal y la

entrada inversora (-) del amplificador y una resistencia R2 conectada entre la salida del amplificador y la entrada no inversora (-). La entrada no inversora (+) se conecta a tierra en el caso de que el circuito amplificador esté

alimentado con una fuente de doble polaridad o a la tierra virtual en el caso de que esté alimentado con una fuente de una sola polaridad.

La ganancia del amplificador o lo que es lo mismo la relación de magnitudes

entre la señal de salida y la de entrada, depende de los valores de las resistencias R1 y R2 y está dada por la fórmula: Av = - R2 / R1 (El signo negativo indica que la señal de salida es la invertida de la señal de entrada)

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

Av = 10 K / 1 K = 10

entrada

salida invertida



TÉCNICA LEÓN XIII


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Entonces, si la señal de entrada es de: + 1 Voltio , la corriente a través de R1 es igual a:

I = Vent / R1 à 1 V / 1000 W = 1 mA

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

resistencia R2.

I = Vsal / R2 a 10 Volts / 10 KW = 1 mA

La impedancia de entrada será igual a R1, debido a que el terminal inversor está puesto a tierra (tierra virtual). En este caso la impedancia será de 1K, pero puede incrementarse cambiando el valor de la resistencia.

4. El Amplificador Operacional utilizado como No inversor

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

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

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

(están en fase). Ver los gráficos siguientes.



TÉCNICA LEÓN XIII


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En esta configuración la ganancia de de voltaje es siempre mayor de 1 y está dada por la fórmula:

Av = 1 + R2 / R1

entrada

salida

5. Seguidor de voltaje

entrada

salida

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