Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Lea materiales sin conexión, sin usar Internet. Además de muchas otras características!
Electronica Analoga Teoria y Laboratorio [Vol1] - Humberto H Gutierrez
valesolis
Compartir
Vista previa del material en texto
www.fullengineeringbook.net
. . ,
.
' I
..-......
' ,
..--...
~
'
--.
..
• . .• t
' ' '
. '
•' • • , ... . >
.· .... ....
ELECTRÓNICA
r
ANALOGA:
TEORÍA Y LABORA T'ORIO
(opv _ ctCermes
, " ';'.l - 3 R.S.
'1\1 1 . f) c 1 1r
HUMBERTO H. GUTIÉRREZ R.
EDICIÓN
AMPLIADA
www.fullengineeringbook.net
ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TEORiA Y LABORA TORIO
Humbcrto Hcrnando Gutiérrcz Ramírcz
Edición: Humberto Gutiérrez
Impresión: fOTOCOPIAR IMPRESORES
Calle 48 No. 13 - 62
Primera Edición publicada en 1996
Edición ampliada, se publica en Santafé de Bogotá, Febrero de 2002.
© Esta obra no puede ser reproducida parcial ni totalmente,
sin la autorización del autor . .
www.fullengineeringbook.net
- ..... :
-
·-
-·
ÍNDICE GENERAL ¡.;u:crnóNICA AN,Í.L()(;¡\: T EORÍA y ),,\fiORATORIO
INDICE GENERAL
VOLVi\IEN 1 VOL2j
PHÓLOGO ... ...... ............................ .......... ......... ................ ... .. .................. ... ...................................... .. . ix
CAPÍTULO o.
LABORATORIO O.
CAPÍTULO 1.
CONCEPTOS BASICOS
0. 1. INTRODUCClÚi" ....................... ..... ......................................... ..... VOl.l
0.2. VOLT.VE-CORRlENTE·RESlSTl,NCIA............... ..................... VOI.I
<U. VOLTAJE Y CORRIENTE ;\!.TERNA li\IPED1\NClA ........ .... 1'.! VOI.1
0.4. Sl~llJL.-\CIÓN.... . . . .................. . .... . ............... . .. . . ..... . . .......... ......... .. . 19 VO!.I
0.5. CiR..\FICAS Y CUR \'i\S DE TR,\NSFERE'.':CIA........................ J3 \ ' r !l. I
0.6. l'RACTIC,\S................................ ... ... ....................... ...................... ·l l \"Ol.l
0.7. 1--!EDIDAS.............................. ........................ ................ ................ . ,14 \'C>l,l
CONCEPTOS B.Á.SICOS
LABO. ! . INTROOl.iCC!()N......................................................... ......... 4R \'OLI
LAíl0.2. PROCEDIMIE:'-iTO............................ .................... ................ 48 \'Ol.1
l..1\130.J . PROYECTO-INVESTiGACIÓN.................................... ....... 55 \\)1.1
EL DIODO
l.l. INTRODllCCIÚN............. ... ...... ................. ................ .................. 5K \'<ll.l
1.2. TEORÍA DEL SE~llCONDUCTO:z... . ....... ........ . . . .. ........... . ..... .. ... 58
1.3. DIODO DE l..(\IÚN ....... ............................. .............. ...................... 65
l .4. ClJR\.,\ C!\R,\CTERÍSTIC,\ DEL DIODO................................ . 67
1.5. ESPECif'iCAClONES TÉCNIC :\S............................. .................. 73
1.6. EL RECTIFICADOR
RECTIFICADOR DE 1--IEDl:\ ONDA ..................... 77
RECTiFIC,\DOR DF. 0:-\D,\ COi\IPLET,\ .............. 85
\ 'OLI
VOl.1
VOL!
\ '01..l
VOL!
\'OLl
RF.CTlflC.-\D< lR Pl TNTE ....................................... ?O VOL!
1.7. AJ'UCAC!üi':ES l);·:L D!ODO RECT!FICADOR ....................... 96 VOL!
1.7.1. FUENTES DE AU:-.tENT1\Cl(1N NO REGULAD,\:' .... 96 VOL!
1.7.2. MULTIPUCADORES DE VOLT1VE.......... .................. l 12 \'OLI
1.7.J. FIJADORES O RESTAL1R:\OORES.............................. 120 \'OL!
1 R. OTROS D!ODOS............................................................................ 1-19 VOL!
1.l(. l. DIODO ZENER.......... ............. .................. ........................ l 49 \'OLI
1.l<.l.I . ESl'EC!FiC:\CIO~ES.. .... .. ........... . .... . ... .... ... ...... 151 \'01.1
l .~.1.2. :\PUC ,\CIONES.... ............. ................................. l 56 \ 'OLI
t.n. OlODOE~llSORDl.'Ll 'í' ................................................. 173 VOU
l.~.2. 1 . DF.FlNICIÓN....................................................... \73 VOL!
U<.2.2. ESPECIFIC:\CIONES......................................... 175 VOL!
Ui.2J. C:\R.\CTERÍSTJC,\S Y DISEÑO............ ......... 179 VOL!
www.fullengineeringbook.net
ÍNDICE GENERAL
LABORATORIO 1.
CAPÍTULO 2.
LABORATORIO 2.
CAPÍTULO 3.
1
LABORATORIO 3.
CAPÍTULO ..i.
ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TF.ORlA Y LABORATORIO
l .l!.2.4. APl.1C t\CIONES ............... ~. . .. .. . ...................... .... l l!O VOi .1
l.lU. DIODO DE CAPACIOAD VARl1\IJLE........................... 182 VOLI
l .!U. I. ESPEClFICACIONES.......................................... 183 VOL!
l .l<.3. 2. APL!C,o\CION ES................ .................................. 190 VOLI
l.X.4. DIOTlO Tt°!NEL........................................................ ......... 192 V0!.1
l .l\.4.1 . ESPí:.CIFJC,\ClONES... ............................. .......... 195 VOL!
l .l<.-1.2 .. -\PI .IC;\CIONES................................................. 197 VOLI
1.9. OTRAS ESl'ECll'ICACIO~ES Tf'.CNlC:\S..................... ............ 202 VOi .1
TIEMPO OE RECI iPERACIÓN INVERS!\ ............................... 202 VOLI
DIODO SC!l01TKY................................................................... 206 VOl.I
DIODO OE POTENCIA .............................................................. 208 VOl .I
EL DIODO
l.Aíl 1.1. INTRODUCCIÓN...................................................... ............ 220 VOL.1
L•\B 1.2. PROCEDl:\llENT O ... ........................................................... 220 VOLI
LABl.3. l'ROYECTCl-IN\'ESTlC;:\CIÓN .......................... _...... ........... 225 VOl..l
EL TRANSISTOR
2.1 . INTRODUCCIÓN ......................... ... ........ .... ....... ........................... 226 \101.1
2 .2. ESTRl.'CTUR/\ Y flJNCIONAMIENTO.................................... . 226 VOl.1
2.3. POI .:\Rl7.ACIÚ"I nr:L TR.\NSISTOR .... ..................................... 233 vor.1
2.4. CONl'l(il :n.-\CIOl\FS y ARRECiI.rn; TÍPICOS ......................... 257 VOl.l
2.5. ESl'ECIFIC.-\CIC>NES.................................................................... 2'J4 VC >l.I
TRANSISTOR llfPOLAR
LAll2. l. INTRODUCCIÓN.................. .......... ................ ...................... 30l< VOl.l
LAf32.2. PROCEDlt\flENTO......................... ......... .............................. 308 VOL!
LA132.J. PROYECTO INVEHIG.-\CIÓN ................... ......................... J l 2 VOL!
TRANSISTOR EFECTO DE CAMPO
3.1. INTRODUCCIÓN............................................... ........................... 313 VOl.l
3.2. Fl TNCION.-\:\111'.NTO........... ........................... .......... .................... 313 VOl.l
3.3. POI .AR17.ACIÓN .................... ··············· ······································· J 17 vou
3.4. MOSl'ET........... .............................................................................. 337 VOL!
3.5. TRANSISTOR DE POTENCIA SIP:\IOS ...................................... 353 VOL!
3.6. ESPECIFIC.-\CIONES DE !.OS ldOSFF.T.. .................................. JS5 VOLI
TRANSlSTO R .JFET
1 _,\BJ. l. INTR011l.1CCIÓI'.. ...... ... ...................................................... :159 VOLI
1 .. \fH .2. PROCFD11'11F.NTO. ................. ..... ................................... ..... 359 VOl.1
LAl.l:U. PIHlYf.C'f(l-IN\'F.STl<L\Clc'lN ................................. .......... .361 \'Ol.l
APLICACIONES DEL TRANSISTOR
4. 1. li'-!TRODlJCCIÓN.......................................................................... JG2 VOLI
4.2. REGUl.:\DORES DE VOLTAJE LINF.1\.LES ............................... 362 VOLI
J .l. cm1r1:r.RT:\S ()[(;(T..\ ! .FS .. ..................... .... ........................... ·'')() VOi .(
11
-
-
www.fullengineeringbook.net
l
!
i
- 1
iNDICE GENERAL fü .ECTHÚN IC\ AN,\l.OCA: TEORL\ \' I.AílORATORIO 111
•
~- \
t
·~ l
)
4.3.1. Ül(i!C1\ Tl~1\NSJSTOR-RESISTENClA (RT!.) ............. 397 VOU
4.J.2. LÓGICA DIO DO TRANSISTOR (DTI .) .......................... ·100 VOLI
,1.3.J. Ü)CllCA TRANS ISTOR-TRANSISTOR crrL) ........... ... 404 VOL.1
¡ voLUMEN 2 VOL2 I
CAPÍTULO 5. ANALISIS DE PEQUEÑ1\ SEÑAL
5. 1. JNTRC1J1.:cc1(l'i .................................................................... .... 407 V\ll .2
5.2. NO/\tExCL\Tl ;¡e\......... ................ ................ .............................. 407 \ºt J!.2
5-:'. 11. IOOF.U 1 i\l:\TL\1.-\TIC:O.. ............. ........................................... 4 0'1 \'()! .2
5.4 . .-\N:Ú.IS IS \ 1 \TU.1.\m:o ............. ........ ........ .......................... ·112 \'(;: ,;:
5.5. ;\)\!:Í.l .ISIS l·: i\llSOR CO\ll°':-J............. .... .................. ........... ....... 415 VOi .2
5.( .. A:-.: .. \usis 1-:\ llSOR CO~!l"~ SI:\ DES .. \COPl.F. ........ ... ......... ... .'12 1 \'01.2
5. 7. TF.\Wnf:\ DF. \111 l.ER... .................... .......... .................... ...... ·12(1 VOi .:2
5 . ~ . :\l'R0.'<1\1,\Cl(>l\: ,\ LOS l'.\R,\i\!ETROS...................... .. ... ..... ·l 2? VOL2
5.'J. R FCT.-\S DE C\l{C :.-\.......... ......... .... ..................... .......... ...... ...... .. 4JG VOL2
5.10. Dl:->1 5:0 l'R.\CTICOC:O:\ ílll 'OL.-\R ............. ....... .......... .......... 455 \101.2
LABORATORIO -t. PAH..\METROS IIÍílRiDOS
1 .. \ 1 ~ .. ¡ i . 1:-.:THt.llll'(Tl•°> 1' ... .. ........ . ·171 \ºCil J.
L\T.l·l.2. \l:'.DJ f) ,\S ......................................... .............. ................. .. <1 7 1 \ ' 01.2
l .. \n.1 3 i\IEfllilc\ DE r.ns l':\R,Í.\ IETIH>S 11 ................................. . 47·1 VOi .2
! .:\l.l4.4. J'R(l\' FCTO-l \\'F.STl(;,\Clc°):'-! .. ... ................................ ... . . 478 \'OL2
LABORATORIO:'. CO;\FIGURACIÓN EMISOR COi\ilJN
l. .. ·\flS. l . ::\TROJ)\ 'CCi<·i:--; ............................. ... .......... .. .... ...... ......... . <17? \'CL2
l..-\B5.2. l'ROCLDI'· 1:;:,;Tf) .. ....... .... ... .......... .................. ... ... ... . . 4 7•) vrn.2
1 .. .1.BS.3. PR.< 1'1'F.CT( 1-1':\TSTIC i:\Clc°>N ..................... ........... . .¡ ~: 1 \'01.2 - CAPÍTULO 6. OTRAS COi'\flGLR.ACIONES
G. I. !NTR O!)(.!C CIÓ:-: ..... ......... ................... ........................................ . 4in VOl,2
6.2 . COLECTOR cm.11·~ .......... .... ... ......... ................................. ....... . 41!2 VOL.2
íí .. l. CONFIG! 'R.\C!Ó\ fl .-\SE COll.I L::-i ....................... .................... . 494 VOL2
LABORATORIO 6. CONFl GUR:\CIÓN CO LECTOR COMÚN
1..\!Y• l J.',Ti~C >DI 'CC l!.l N . .... .. ............. ... .. .......................... . 5 10 VOl.2 .-
1...\Bfi ~ l'l/()C'Fl)l\liF'>:T(l .. ... .. ... ................. . ............................. . 5 10 \'Ol.2
- LABORATORIO 7. IlASE COl\IÚN
L:\ll7.1 . l:"TR< lllL'CCi(>:O.:................................. .......................... ... ... 5 11 VOU
L:\!17.2. PROCl'D!\ ltE~;To..... .... .... ... . ...... ............. ........ ..... ..... ...... .. 511 VOL2
1.:\lli .\. 1'!{1 l\TC:T0-1'.'i\.'ESTl<i.-\('IC°J:'\... .............................. ...... . 5 12 VOi 2
--
www.fullengineeringbook.net
ÍNDICE GENERAL
CAPÍTULO 7.
LABORATORIO 8.
CAPÍTULO 8.
LABORATORIO 9.
CAPÍTULO 9.
LABORATORIO 10.
LABORATORIO 11.
CAPÍTULO 10.
F.LEC.TRÓNIC.\ ,\i''l.\LOGi\: TEORÍA Y LADOllATORTO IV
EFECTOS TÉRMICOS
7.1. VARIACIÓN DE LOS PARMIETROS....................................... 51J VOL2
7.2. COt-.IPENSACIÓN POR CA.\HllOS Tf,RMICOS ....................... . 527 VOL2
7.3. CONSIDER1\CIONF.S DE DISEÑO............................................. 531 VOL2
EFECTOS TÉRMICOS
l.1\llll. I. INTRODl ICC!ÓN.. .................................... ............................ 5]) VOT.2
LJ\íl!<.2. PROCEDIMIENTO................................... .......... ................... 533 VOL2
LABll.3. PROYECTO-INVEHIGACIÓN.................. ................ ... ...... 534 \'OL2
TRANSISTOR EFECTO DE CAMPO. ANÁLISIS AC
R. I. INTRODUCCIÓN............... ............................................. .............. 535 VOL2
"l<.2. AN..\l .!SIS CON SEÑ/\L DEL ffET.... ......................................... 535 \101.2
ll.3 .. <\;~..Í..LISIS GR;Í.f'ICO.................................................. .................. 543 VOL2
8.4. 1\;\f PLlf'lCADOR DRAIN COMÚN (OC) ............ ....................... . 558 VOT.2
?..5. AMPLll'lCADOR í300TSTRAP................................................... 566 VOL2
AMPLIFICADOR SO URCE COMÚN
LAB9.1. CNTRODUCCIÓN.................................................................. 570 VOL2
L1\B9.2. PROCEDIMIENTO................................................................ 570 VOL2
l.A89.J . PRO)'ECTO-INVESTIGACIÓN......................... ................ .. 572 VOL2
A!\lPLIFTCADOR MULTfETAPA
?. l. INTIWDI 1cc1 c"1N............................. ............... ....... .. ..................... 57'.I VOl.2
9.2. P<lTENCIA.................................................................................... 574 VOL2
9.3. AC'OPL,\.\!IENTO RC......... .................................... ...................... 575 VOL2
9.4. ACOPLA~l!ENTO DIRECTO .................. ..................................... Gl 1 VOL2
'J.4.1. CONr!GllR:\Clc'>N DARUNTON .................................. 615 VOL2
'>.U. CO\"¡:[{i{JR,\CIÓN Ci\SCOOE. ... ......... ........................ 647 V0!.2
9.4.3. fl.IENTES DF. CORRIE~TE.... .. . .. . . . . ....... . .... ... ....... . ... . .... 655 VOL2
9.4.4. CARGAS ACTI VAS.......... ... ...................... ............. ......... 665 VOl.2
9.4.5. AMPLirlCADOR DlFERENCIAL.................................. 677 VOL2
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
LABIO. I. INTRODUCCIÓN ................................................. ............... 705 VOL2
LABl0.2. DESARROU.0.................................................................... 705 VOL2
LABI0.3. PROYECTO-INVESTIGACIÓN ......................................... 705 VOL2
9.5. ACOPLAMIENTO CON TRA'ISFORi\lADOR ........................... 706 VOL2
AMPLIFICADOR MUL TIETAPA
1.AOl 1.1. INTRODUCCIÓN................................................................ 713 VOL2
LAIJI 1.2. PROCF.DIMlEl"TO .... ............ .............................................. 713 VOL2
L\Dl 1.3. l~VEH!GAR.. ...... ...... ....... ... ..... . . .. ................... . ..... ...... ....... 714 VOL2
REALIMENTACIÓN
10.I . INTRODL:cclóN .................................................................. : ..... 71 5 VOL2
1 "'-"'
! • ·~ '--' ~ .
i • !!
1
~
.1
~ "-" ,
&
--
www.fullengineeringbook.net
ÍNDICE GENERAL
LABORATORIO 12.
CAPÍTULO 11.
LABORATORIO 13.
- 1 YOLlii\l EN 3
CAPÍTULO 12.
LABORATORIO 14.
El.Fc:rnó:-;rc;\ ,.\ ;'\,\LO(;¡\; TEORIA y J.AnORATOIUO
10.2. r>F.FIN[CIÓN ................................................................................ 715 VOL2
10.3. l'ORivf/\S DE REAU~!ENTAC!Ól'\ .............. ............................. 71? VOl.2
10.4. ANAus1s DE cmc1 11Tos..... .... .............................................. 723 vou
REALIMENTACIÓN
L\B 12. 1. li'<TRODI ;('('!(JN...... ............. ............................ ................ i71': VO[ .2
l .Ml 12.2. rrmcEDl.\111·.:\Tl >..... ............ ....... ...................... ..... .......... 77X \!01 .2
l./\lll 2.3. INVESTIGAR.......... ......... ................................................... 779 VOl.2
AMPLIFICADORES DE SEÑAL GRAl'IDE PARA AtJDIO
1 l.l . 1:--'TRODl'CCró;-.; ................................ ....................................... 780 VOL2
11 .2. El .EldE:\TOS J)F. l "N SISTE:0-1,\ r>E REl'llUDUCCI(lN DE
SONIDO................................................................................ . . 7811 \''. l l.2
l l.J . CAR,.\CTEldSTICAS Y CL1\SIFIC.\Cl<'ii\ DE LOS
Ai\ll'l .ll'!C:\DORES ........... ... .......... .............. .......... ..... ... .
11.4. A,\!PLIFIC:\DOl~ES CLASE A[L.......................... ........ ........... 71<1< VOl.l
1 l.5 . ,'\SPF.CTOS rR.\CTlCOS llE LOS A~ll'!.IFIC\!)OIU·:S DE
POTF.l'\CI ,\.. ................... ......................... ........... ...................... 1\17 V<>I.2
l 1.5. 1. < ¡:-.;!),\ Cl J,\ORr\I lA......................................................S 17 VOl .2
1 1. 5 '.! . PROTECCIONES CONTll.:\ SOIJREC.'\Jl( ;:\s ............. ~¿e¡ VOl.2
11 .5.3. DISTOl~ SltlN .................... .............................................. ~22 V0! .2
11.5.•1. 1.1:-.llT,\Ci(l:\ DE 1 OS ,\ :O. !l'L!i' ll',\DOR I·::; Df.
l'l >TENC:I.\ ............................... .. ........... .......... ......... . VOl.2
AMPLll'lCADOR DE POTENCIA
LADD.I. ll'iTRODl'CCIÓN ...................... ................................... ..... .. x:n VOl.2
l.Aíll).2. IN\'ESTIC; . .\R .. .......................... ................................ ..... ..... X.\1 V0!.2
AMPLJFIC\DOR OPERAClONAL
12.1. INTRom;cc1óN........ ............ ....... ......... ................................... &35 VOLJ
12.2. OEFIMCIÓl'\ ............. ............ .................. .................................. 835 \'Ol3
12.3. P .. \RA~IETP.OS............ ................... ... ...................... .. ............... !Olí VOi.:\
12.:l. I. ESi'ECIFIC,.\C IO:--:ES...................................................... f\50 \'OL.3
1 ~.4 . Tl'RJ\111-i..\L Y TlFRR:\ VIRn.;_.\L. ............... ........................... 862 VOU
12.5. CONFl(;t;¡tACIÓN ......... ............. ........ ..... .. ... ................... ......... 863 VOL1
12.G. S:\Tl ' lt •\(!()N....... .. .................. ................. ................................ l\6'1 VOU
12.7. ESTRvC n .: R:\ 1:-\TER:--JA......... .... ............ ...... .... ....................... 865 \'()!J
12.8. :\J\ll'UJ'IC,.\DOR 1 ll'ER.\CION,.\I. Rf.1\1....... ................... ....... 880 \ 'O L3
AMPÜFICADOR OPERACIONAL
l.Aíll ·1.1. INTROOL'Cl' l(l>!. ............ .. ......... ..................................... f\X•I VOU
V
www.fullengineeringbook.net
ÍNDICE GENERAL
CAPÍTULO 13.
LABORATORIO 15.
CAPÍTU LO 14.
CAPÍTULO 15.
LABORATORIO 16.
CAPÍTULO 16.
ELEC.TRÓNICA ANÁLOGA: TEORiA Y LA U ORA TORIO VI
LAll 14.2. PROCEDll-llENTO.............................................................. !<R4 VOl.3
OPERACIONES BÁSICAS
13.1. INTRODUCCl(>N........................................................................ RR5 VOL3
1:1.2. 1\1\IPl.IFICADOR INVERSOR.................................................... ~R5 VOL.3
LU. AM PLIFICADOR NO INVERSOR..................... ........................ R94 VOL3
IJ.4. SF.<•UIDOR m: VOLTAJE.... ................... ................................... 899 VOl.3
IJ.5. Sl.IM/\DOR.................................................................................. 'J03 VOIJ
IJ.6. RESTADOR............. .................................................................... no VOIJ
13.7. A:\IPLIFICADOll DE INSTRUMENTACIÓN ........................... 923 VOLJ
AMPUFICADOR OPERACIONAL
APLICACIONES LINEALES
LABI 5. 1. INTRODUCCIÓN...................... ......................................... 9J5
l.ABl5.2. l'ROCEDl/\llENTO ...................................... ........................ 935
DIAGRAMAS DE BODE
14.1. INTRODUCCIÓN ........................................................................ 936
14.2. Sli\flJI .:\CIÓN........ .......... ........................................................... 93R
14.3. Tf'.:Ri\llNOS OE LA R.INCIÓN G(S)ll(S).................................. 9J9
FACTORES IN\',.\RIANTF.S CON l.i\ FRECUENC IA.
CEROS-POI.OS EN EL. ORIGEN
CEROS-POI.OS CON FREC\IENCl1\ DIFERENTE AL
ORIGEN
FACTORES DE SECil JNDO ORDEN
FILTROS
15. 1. INT(H)Dl'CCIÚN ................................ ..................................... .. %9
vorJ
VOIJ
VOLJ
VOL1
VOLJ
VOIJ
15.2. OPERACIO:-.:ES i\f,\ TE~f..\ TICAS............................................. 97-l VOLJ
INTERGRACIÓN-OERIC.-\CIÓN, CO~IBINACIÓN
15.3. FILTROS DE SEGUNOO ORDEN............................................. 995 VOl..3
PA.'\Al3.·VO, P1\SAALTO. PASAl31\J'\/Di\, RECHAZABANDA
FILTROS
l.AI316. l. TNTRODL'CCIÓN ................. ............................................. . 1026 VOI..3
l..ABl6.2. F.CUALl7. .. ·\CIÓN................................................................. 1026 VOl.J
LAB 16.3. FIL TRr\JE DE \'OC,\LES................................................... 1028 VOlJ
COMPARADORES
16.1 . INTRODUCCIÓN........................................................................ 1030 VOLJ
16.2. T IPOS DE CO:-.IPARADORES.................................................... 1030 VOL3
LAZO :\BlERTO. L·\7.0 CERR:\DO.
OETECTOR DF. CRUCE l'OR CERO
DETECTOR DE \"ENT:\N.-\
DIS P i\R,\DOR DE SCI !.\ llTT
16.3. CON\"ERSORES :\NALOGO-D!GITA!~ ................................... 1054 VOI.3
~
1
~
i
~ ¡;
;
-~
~
l
~
·~
i
~
1
~
?
www.fullengineeringbook.net
..........
,...--,, .
~ I
~ l
!
ÍNDICE GENERAL
LABORATORIO 17.
CAPÍTULO 17.
LABORATORIO 18.
CAPÍTULO 18.
CAPÍTULO 19.
l•'.1.ECrlH).'i((',\ AN,\T.()G,\ : TF.ORL\ y LAnORATOR!O vii
J( ... l . CON\"ERSORES Dlt•IT:\l.·ANAl.OGO ... ................................. 1062 VOL3
1 <o.5. OTROS CIRCI 1rrns........ .......... .................................................. 1 OGR vou
RF.CTIFIC..\DOR DF. l'RECISl(lN.............................................. IOGX VOl.J
REC<lRTAD<JRES.................... ................................................... 1070 VOl.1
SUJE.Ti\DC>Rí'S .................. .... ......... ............................................ 1072 VOU
DETECTOR DF PICO.. .............................................. ........... ...... 107.1 VOlJ
APLICACIONES NO LINEALES
l .. ·\1117.l . 1:-.JTRODlTC:IÓ;\ ...... ....... .................................................. 1077 VOLl
L\Bl7.2. PR..\CTIC'.\S un10STRt\Tl\'AS ...................................... 1077 \'OL1
L:\1'317.:l. l'ROYF.CTOS............................ ............................................ 10í7 v: il~1
Ai\l PLIFICADOR DE UANDA ANCHA
17.1. INTRC)Dl.ICCI(>:\...................................................................... .. 107:< \'OL3
17.2. 1\.'iALISIS DF.I. TR.-\NSISTOR E:-< íl:\.fi\ fRECUf.NCIA...... \07R VOU
1 D. AN.-\l.ISIS F.N .-\l.T:\ FR1-:c¡;r::;-.;c1:\ ........ .............................. ... 10~5 \'OL1
17.4. CO:-<l'IGPR.\CIONl'S EN Al .'!'1\ FRECl IE:\CIA..................... 1089 VOU
17.<1 . l. E.\l\SOR C'O\I\":-\ ('():\ DF.S,\C'OPl.E......................... \<)')() VOL:\
17.4 .2. F.~[ISCJR COl-.ll.:N SIN llFS.-\COPl..E.. ............. .......... 109·1 \'()IJ
17.4 .. 1. COl.ECT!lR CO\ll°IN. ............ ....................................... ion \'OL3
17.4..1. lli\SE CO\!lJN.............. ................. .............. ................. 11 0 ! VOl.J
17..1.5. SOl'11C F. 1' DR,\J:--i (;(l~tt'1~: ........................ .. ..... 110·1 VOU
AMPLIFICADOR DE BAND.-\ ANCHA
L;\ll 1 ~. I . l NTRODUCC!c'>N .................... ....................................... .. 11 :;..¡ VOlJ
LAíl l S. 2 . .-\~.I PU FICADORES CI ),SICC >S .................. ..................... . l lJ.J \'OU
1..:\131 ~.'.l . l"\'F.STICi.-\Cl();-,i .............. ... .................................... ..... ..... . 1 IJG VOL1
EST.-\B lLI DAD DE LOS A:\lPLIFIC:\DORES
l l'. I. i:-\TRom:cc1(>¡-.; ..................................................................... . 1 i:l 7 VOl.3
ll!.2. EFECTO~ DE J.:\ Rf·:.-\1.1 1'.IF.i"TACl<°>N .................................. .. 11.17 VOL:l
l!U. IIERl!A\!ll:YL-\S :'\l:\TEl-.1:\T\Ci\S ........................................ . 1140 VOL1
1 S.J.1 \ :ÉTODO DE Rt ll 'Tll l IURWITZ.. ....... ...... ................ . 1140 VOLJ
1 S .. 1.2. \íJ'.:TODO DEI. 1.110 .-\R DE 1.1\S R.-\ICES ................. .. 1147 YO[.]
l ~ .. U . ~lr'Tnno DF. :"YC.}l!IST ........... .................................... . 11 5.l vou
1 :0.4. ;..JÉTOD<l DE NICI 101.<\-llODE .................................. .. 1155 VOD
18.5 . CO~IPF.~;s ,.\CiÓN DE FRECl.'ENCI:\.............. ......................... 117? VOL.3
RFD\'CC!Ói'< DE G.\.'1;\;-.iC I:\. ................. .................................l ll<O VOL3
POI.O nmw~_.\'\TF.. ...... .. .... ........ ...... ...... ... ................... ...... . .... 1 i:!~ vou
C:O~.ll'l·:~~S,\C I<°>': POI .C >-Ct-:R O............................ ................... 11 '!2 VOl.J
CO\!PE:"S .. \C!(>N POR AI.TER.-\CIÓN DF. L\ RED... ........... 120.'i \ 'OU
OSCILADORES
19. I . i NTIWDGCCIÚi'i ........................................................................ 1212 VOU
l ').2. Plll~Ctrto DE LOS OS('!l.,\[)()RES ....................................... . 1212 VOIJ
'
www.fullengineeringbook.net
ÍNDICE GENERAL
LAUOllATOIUO 18.
ELECl'RÓNICA ANÁLOGA: TEORIA \'LABORATORIO VIII
19.J. OSCll.ADORF.S SIN\.ISOIOAl.ES RC....................................... 1215 VOLl
19.3. 1. OSCILJ\T)(lR P<)RC:ORRIMIF.NTODEFASE ............ 1215 VOLJ
19.J.2. OSCILADOR PUENTE DE WIF.N ............................. .... 1226 VO!..J
19.4. OSCILADORES SINUSOJl)Al.ES SINTONIZADOS............... 1 no VOl.J
l 'J..1.1. OSCll.1\DOR c:m.rrrrs ............................................... 12:10 VOIJ
19.4.2. OSCll .J\DOR CI .1\l'I'...................................................... 1 2·14 VOi .1
19.4.3. OSCILADOR l!ARTLEY............................................ ... 1253 VOl.J
19.5. OSCILADORES DE RF.L1\JACl<°>N........................................... 12D VOL1
19.5.1. Ml 'LTIVIBRADORES .................................................... 1253 VOl.J
19.5.2. 1\ST,\íll .E CON Ol'ERACIOK\I,................................. 1261 VOU
19 5.J . l\ST ABl .E CON UJT....................................................... 126•1 VOi .1 .
19.5.4. OSCILADOR CON IC 555 .............................................. 1273 VOl.3
19.6. OSCILADOR CONTROL\DO POR VOLT;.VE (VCO) ........... 12l<3 VOU
19.7. GENERADOHES DE SEÑAL..................................................... 1289 VOU
OSCILADORES
l...·\ll I K. 1. l~TRODl 'CCIÓN................................................................ 129.l \'OLJ
l.¡\f.11:<.2. l'l tlll'l 'EST.-\ Df. PR<>YECT<l............. .............................. 1293 VOLJ
BIBLIOGRAFÍA .. ..... .... ... .......... ......... ...... .................... ..................... ................................... VOLJ
APf:NDICE ....... .... ................ ... ... ... .. ..... ............ ..... ............ .... ...................... ......................... VOLJ
í -
1 ...._,,
1 -
l
t
' '·
'
~ '-'
}
'!
-¡
~ "---"'
" .!!
~
~
1
[~
·: "-'
<
1
~
'--
t
\1
¡¡
~
";!
j
;,
<!
~ ,..
~ -- , \
f:. ..
L
~
www.fullengineeringbook.net
-- ÍNDICE GENERAL ELl~CfRÓNICA ANALOGA: TEOIÜA Y LAUORATORIO IX
PRÓLOGO
ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TEORÍA Y LABORA TORIO es el resultado de varios
años de trabajo con mis estudiantes en el área de la Electrónica Análoga; gracias a Ellos, a su
trabajo en el aula de clase y el laboratorio, a su curiosidad e interés, se ha llegado a resultados
y conclusiones, que estoy seguro, enriquece y complementa la gran variedad de textos
dedicados al estudio de la electrónica análoga.
Respecto a la edición del año 2000, se incluyen temas tan interesantes como: respuesta del
amplificador de banda ancha, estabilidad y osciladores y se ha ampliado el estudio de los
amplificadores operacionales a tópicos tan importantes como los filtros y comparadores.
En cuanto a la metodología del texto, se mantiene el enfoque sencillo, abundante en ejemplos
de análisis y diseño soportados por la simulación con el paquete PSPlCE. La matemática
utilizada es sencilla como es el caso de las herramientas matemáticas para el análisis de la
estabilidad de los amplificadores, en donde se utilizan los distintos mecanismos propuestos,
pero sin entrar en detalle de su demostración matemática, porque considero ciue el soporte
matemático es suficientemente estud iado en cursos avanzados de control; solo interesa
aplicarlos en forma rápida.
Se reitera la importancia de los laboratorios complementados con la simulación; por esto se
proponen prácticas de laboratorio para cada capítulo, en la mayoría de los casos consistente en
diseños y proyectos.
Finalmente, extiendo mis agradecimientos a los Profesores que han dado cabida en sus
clases a este texto: Sin ellos este trabajo sería completamente desconocido.
A mis estudiantes mil gracias: Sin ellos ·este trabajo no existiría.
Gracias también a quienes han desarrollado la tecnología de las computadoras: Sin este
equipo, el trabajo no tendría est.a presentación.
Gracias a mi esposa EDJLMA e hijos Adri y Nico: Con su paciencia y resignación han
soportado mi alejamiento y abandono, en momentos que tal vez, m:ls me necesitaban.
Infinitas gracias a nuestro Dios: Por permitirme vivir estos momentos tan felices.
Cualquier inciuietud, aclaración y asesoría, comunicarse con los teléfonos: 246 4694
HUMDERTO HERNANDO GUTitRREZ RAMÍREZ
www.fullengineeringbook.net
·-
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS fü\SfCOS ELEC.THÓNICA ANALOGA: TEORiA Y LABORATORIO
Cl.I. INTRODUCCIÓN 0.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENClA
o~ CONCEPTOS BASICOS
,
INTRODUCCION
El libro ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TEORÍA Y LABORATORIO da al
estudiante que inicia el estudio de la electrónica, los conocimientos generales de la electrónica
análoga, comenzando con el semiconductor, pasando por los dispositivos básicos como son el
diodo y transistor y muchos otros incluyendo los amplificadores operacionales, hasta
aplicaciones tan importantes como los osciladores, reguladores, PLL, etc., todos temas
relacionados con la parte análoga.
Pero para iniciar apropiadamente un curso de electrónica básica es necesario tener algunos
conceptos básicos y que el estudiante debe tener siempre presentes porque se estarán
utilizando a menudo . Así que el autor recomienda al estudiante, leer el capítulo con
detenimiento y, necesariamente, profundizar los temas tratados aquí en otros textos.
¡0.2.¡ ~ VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
El voltaje, que también se puede llamar potencial eléctrico representa el
potencial para hacer trabajo. Una fuente de voltaje continuo o OC (direct current) tal como una
pila o batería y que se identifica con la letra V, existe porque partículas cargadas
negativamente (electrones) son concentradas en un punto de la batería más que en otro punto
de la misma; esa diferencia de carga establece una diferencia de potencial. Y el voltaje es el
trabajo que se debe realizar para mover de un punto a otro esa carga.
La unidad de voltaje es el VOL TTO (V).
CotTientc es la cantidad de carga que se desplaza de un punto a otro en un determinado
tiempo. La unidad básica de corriente es el AMPERIO (A) y para electrónica se trabaja con
corrientes pequeñas, normalmente por debajo de un amperio. En aplicaciones de electrónica de
potencia, se trabaja con corrientes grandes, en el orden de los cientos de amperios.
Resistencia es la oposición que presenta un material al movimiento de cargas. La unidad
básica es el OHMIO (D.).
Los tres parámetros anotados se relacionan mediante la LEY de O B M (formulada por Georg
Simon Ohm) que se define como:
'La corriente que circula en un circuito es directamente proporcional al voltaje e
inversamente proporcional a In resistencia '.
O también: 'el voltaje en un circuito es directamente proporcional a la corriente' . La
proporcionalidad entre el voltaje y la corriente es In resistencia .
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS DÁSTCOS f.LECTHÓNICA ANALOGA: TEOllÍA Y LAllOllATOIUO 2
0.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
En ecuación se expresa:
V= 1 R ó I=V/R
Como el voltaje, corriente y resistencia se opera con los múltiplos y submúltiplos, es
importante manejar el concepto de la potencia de 1 O. Así se tiene:
NÚMEROS GRANDES NÚMEROS PEQUEÑOS
1 ->toº
10 - > 101 0.1 4 10-I
100 4102 0.01 410-2
1000 4103 (k) 0.001 410-3 (m)
10000 4104 0.0001 410-4
100000 4105 0.00001 4 10:5
1000000 4106 (M) 0.000001 4 10-6 (µ)
10000000 ->107 0.0000001 4 10-7
100000000 41011 0.00000001 4 io-81000000000 4109 (G) 0.000000001 410-9 (n)
0.0000000001 4 10-IO
0.00000000001 410- 11
0.000000000001 410-12 (p)
SIGLAS MULTIPLICATfVAS COMUNES EN ELECTRÓNICA: K significa Kilo, M
significa mega, G significa giga, m significa mili, µ significa micro, n significa nano y p
significa pico
Para el voltaje, se utiliza el voltio V y los submúltiplos: m V, µV.
La corriente se utiliza el amperio .A y los submúltiplos: mA, µA, nA.
Para la resistencia se utiliza el Ohmio .Q y los múltiplos: KD, MD.
Un cuarto parámetro eléctrico es la Potencia y está basada en la Ley de Joule. La potencia
fisicamente es el trabajo que se realiza en la unidad de tiempo. Se sabe que una corriente
circulado a través de una resistencia produce calor, entonces Joule demostró que esa potencia
del calor es igual al producto de la resistencia (en Ohmios) por el cuadrado de la corriente que
circula a través de ella: P = R I2
Y combinando la Ley de Ohm con la Ley de Joule, se llega a otra relación como:
p = y2 IR
La unidad básica de potencia es el vatio (W) y para aplicaciones en electrónica se utilizan los
submúlliplos: m\V. µ\V.
'--•
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS 'IlÁSICOS ELHTIH)NICA ANÁLO(;A: TEOldA Y LABORATOIUO 3
0.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
EJERCICIO C8J
1. Exprese los siguientes números ert múltiplos de l O:
0 .00023, 12300000, 12523.90, 0.00007687, 920000000, 865000000, 0.000000000345,
0 .0062, 910000000, 0.0000245, 0.0386, 4 l 5000000000, 0.000000005297, 40002930000.
2. Aplique la Ley de Ohm y reduzca a las siglas multiplicativas a los siguientes problemas:
o Cuál es la corriente que circula a través de una resistencia de 1 OOD. que se alimenta con
IOV.
o Una resistencia de 1 OK (equivalente a decir 1 OKD) es atravesada por una corriente de
1 OOmA. Determine el voltaje.
o l 5V sobre una resistencia circula l OO~tA. ¿Cuál es el valor de la resistencia?
o Una caída de l 5m V sobre una resistencia de l OOK, ¿qué corriente circula?
o 1 O~tA en una resistencia de 2M, ¿qué caída produce?
o Una resistencia de 15K produce una caída de 2.5V, ¿qué corriente circula? s1 Ja
resistencia se duplica para la misma caída de voltaje, ¿cuál es la corriente ahora?
3. Dibuje los símbolos de las fuentes continuas de voltaje y de resistencia.
4. Se conectan tres resistencias de igual valor en serie, ¿cuál es la resistencia equivalente?
5. Si se conectan tres resistencias de igual valor en paralelo, ¿cuál es la resistencia
equivalente?
6. Se conectan cuatro resistencias en serie con los siguientes valores: ! OOD., 3 .5K, 180M y
l M. Determine la resistencia equivalente.
7. Las cuatro resistencias anotadas en el numeral 6. se conectan en paralelo. ¿Cuál es la
resistencia equivalente?
8. ¿Qué sucede si se conectan tres fuentes de voltaje de diferente valor en serie?
9. Y ¿qué pasa si tres fuentes de voltaje de diferente valor se conectan en paralelo? Explique.
1 O. ¿De que parámetros ftsicos depende la resistencia?
11. ¿Cómo se identifica el valor de una resistencia de carbón?
12. Anote el código de colores de las resistencias
1 J . Dé el valor de las siguientes resistencias de acuerdo a los siguientes colores:
Rojo - verde - amarillo - dorado
Amarillo - rojo -naranja - plateado
Café - rojo - rojo - rojo
Naranja -- café - azul -- plateado
Café - café -- pl<ltcado - clornclo
Azul - café - café - plateado
Verde - negro - café - dorado
B la neo - violeta - verde - dorado
Gris - negro - dorado - dorado
Amarillo - rojo - rojo - café - dorado
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS nAs1cos El.ECrllÚNIC\ AN,Í.LOGA: TEOJ{Í,\ Y LABOHJ\TOHIO 4
11.2. VOLTAJE-CORRlENTE-RES ISTENCIA
Naranja - negro - dorado - café Azul - negro - azul
14. Anote el código de colores correspondiente a las siguientes resistencias:
100.0. / 5%; IOK I 5%; 2.5M / 10%; 120K I 5%; J.6K I 2%; 1.2K I 1%; 332K/ 2%; lOM
/20%; 10.0./ 5%; 1.2.0. / 2%; 0.15.0. I 1%; 2K2 I 5%; 8M2 I 5%; 7. IK I 10%; 6.7K I 5%.,
190.0. / 2%, 9M / 20%, 71.2.0. / 1%, 0.07.0. I 5%, 0.47.0. I 5%, 4.7.0 I 2%, 47.0. I 1%.
15 . ¿Qué signi fi ca la tolerancia de una resistencia?
16. Una resistencia de 1 OK al 5% de tolerancia, entre ¿qué valores puede variar la resistencia?
Y si es del l %, ¿cuál es el rango en que cambia la resistencia?
17. Al adquirir una resistencia comercialmente, ¿qué datos técnicos se deben entregar?
18. ¿Cómo se identi fica el valor de una resistencia alambrada?
19. ¿Cuáles son los valores de potencia comerciales de una resis tencia alambrada.?
20. Se di spone de tres resistencias de igual valor. Construya un circuito mixto con esas tres
resistencias. ¿Cuál es la resistencia equivalente? Coloque una fuente de V voltios al
circuito mixto y determine: corriente total que requiere el circuito, corriente que circula a
través de cada resistencia, caída de voltaje en cada resistencia, potencia total que disipa el
circuito y potencia que disipa cada resistencia, de sus resultados analí ticamente, sin ningún
valor numérico.
2 1. La siguiente lista de valores estándar se debe tener en cuenta al comprar una resistencia:
l - l . l - 1.2 - 1.3 - l _S - 1.6 - 1.8 - 2.0 - 2.2 - 2.4 - 2.7 - 3.0 -
3.3 - 3.6 - 3.9 - 4. 3 - 4.7 - 5.1 - 5.6 - 6.2 - 6.8 - 7.5 - 8.2 - 9. 1.
Con esa lista de valores se determinan las resistencias comerciales; por ejemplo,
considerando el valor 1 de la tabla, se pueden conseguir comercialmente resistencias de
O. 1 .O., 1 .O., 1 O.O., 100.0., 1 K, l OK, 1 OOK, 1 M, l OM. Si se considera por ejemplo 1.8, se
consiguen comercialmente resistencias de: 0.18.0., 1.8.0., 18.0., 180.0, l .8K, l 8K, l 80K,
1.8M. Si se considera el número 9.1, significa que comercialmente, se puede adquirir
resistencias de 0.91 .O, 9. 1 n, 91 Q , 91 OQ, 9. 1 K, 91 K, 91 OK, 9.1 M: y así sucesivamente.
Hacer arreglos de resistencias comerciales utilizando la tabla para obtener las siguientes
resistencias:
345.0, l 24K, 2.5K, 454.36.0, 2.468M, 998K, 1267.0, 368900.0, '/6.54K, 23.568K,
5.248.0, 140D., 9.6K, 280K, 85K, 3.SM, 0.72.0, 45.Q, 6.53.0, 580.0, 780K, 0.06.0, 2.5M.
22. Cuando se trabaja teóricamente, al efectuar cálculos se obtienen valo res de componentes
que contienen varios decimales, por ejemplo: 2.36924mA, 5.7238V, 632.4792K, etc. Sin
embargo, manejar esas cifras puede resultar impráctico, así que se pueden redondear o
aproximar. Lógicamente que al aproximar se pierde exactitud. La forma más simple de
aproximar es: considere el dígito menos significativo (el de más a la derecha), si es menor
que cinco (5) se pierde este dígito, pero si es mayor o igual que cinco, se aumenta en uno
al dígito que se encuentra a su izquierda. Por ejemplo: 2.36924mA; el menos significativo
es 4 así que se desprecia por ser menor que cinco, entonces el número se aproxima a
2.3692111A. Ahora se mira el menos significat ivo que es 2. también se desprecia por ser
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS nASICOS l~LECfRÓNICA ANALOGA: n:onlA y LAfiORA TOHIO s
0.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
menor que cinco. El nuevo número aproximado es 2.369mA. Continuando con el número,
ahora el menos significativo es 9 y, como es mayor que cinco, se añade uno al que le sigue
a su izquierda, la nueva aproximación queda: 2.37mA. Se puede dejar el resultado con dos
decimales, pero se puede redondear a un decimal, quedando: 2.4mA.
Resumiendo: la corriente 2.36924mA, se puede aproximar a 2.37mA o 2.4mA. ¿Cuál de
los dos valores se deja? La respuesta depende de la exactitud que se quiera, así que, se
define el error absoluto como:
Error Absoluto= 1 Valor teórico - Valor Aproximado 1
Para el ejemplo se tiene: Valor Teórico = 2 .36924mA, valor aproximado = 2 .37mA,
luego el error absoluto es:
Error Absoluto = 1 2.36924 - 2.37 1 = 0.00076mA
Pero si se toma como valor aproximado a 2.4mA, el error absoluto es:
Error Absoluto= 1 2.36924 - 2.4 1 = 0.03076mA
Como se observa en los resultados, es menor el error absoluto entre mayor sea el número
de decimalesconsiderado respecto del valor teórico
Se define el error relativo como:
. Error Absoluto V. - V
Error Relativo= - - ··-----· --- - -- * LOO'Yt, = __ ! __ · · -- '~ * 100%
Valor Teorico VT
En donde VT es el valor teórico y V" es el valor aproximado. Normalmente el error
relativo se expresa en porcentaje y también se le suele denominar Porcentaje de
Error.
Volviendo al ejemplo, para la aproximación de dos decimales el porcentaje de error es de·
%ERROR= 0.032%
Mientras que para la aproximación de un decimal el porcentaje de error es:
º!t1ERilOR = 1.298%
Observe la diferencia en el error entre las dos aproximaciones.
Cuando se están efectuando diseños y esos diseños se llevan a la práctica, es recomendable
determinar el porcentaje de error entre los cálculos y las medidas efectuadas; en este caso
el porcentaje de error se determina como:
i V -V i
Error Relativo== ___ ...:~ .. --· ---~.!. ·· * 100%
v,.
En donde V i\I es el valor medido. Las barras verticales en la ecuación indican que si la
diferencia es negativa, se toma su valor positivo
Basados en la teoría expuesta determinar el error absoluto y porcentaje de error del
ejercicio del numeral 21 .
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS BÁSICOS ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TEOidA Y LABOHATORIO 6
0.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
23. Se requiere de un circuito conformado por dos resistencias en serie y una fuente de voltaje
de l SV; se desea que el voltaje sobre una de esas resistencias sea de 7V con una corriente
de 13.SmA. Calcule el valor de las resistencias y luego ajuste a valor comercial esas
resistencias. Calcule voltajes y corrientes con los valores comerciales de las resistencias y
determine el porcentaje de error en el cambio de resistencias, corriente y voltajes.
24 . Para los siguientes circuitos determinar lo que se pide.
R1
RS
+ V2
(B)
(A)
R.13
f
../'V\
- ~-
T R12l rRlS
¡
(C) (D)
FJGO. l
R21
R19
R22
R2G
RlQ
R.25
'~ I~
~ R24 R27
Para el circuito dt.· la FIGO. !(A): Considere V = 20V, R1 = 3.2K, Rz = SK, RJ = 1 .8K,
Ri = 6K. Determine la corriente total que requiere el circuito y la corriente que circula a
través de cada res.istencia; calcule el voltaje que cae sobre cada resistencia y la potencia
que disipa todo { 1 circuito. Luego ajuste las resistencias a los valores más próximos
comerciales y efeoúe todos los cálculos realizados para el circuito original; determine los
porcentajes de error.
Para el circuito (B) : La corriente que suministra la fuente V es de 500mA, la corriente que
pide el circuito es l 6mA, la resistencia que 've' la fuen te es de 937.5.0, las resistencias con
subíndice par son iguales, el voltaje sobre Rr. es de 1 OV mientras que el voltaje que cae
sobre R9 es de 8V, la corriente que circula a través de R10 es de 3mA. Determine el valor
de las resistencias del circuito y el voltaje ele la fuente V. Efectúe cálculos con
aproximación a dos decimales.
Luego de determinar las resistencias, cambiarlas a su valor comercial más prox1mo y
efectuar el análisis de l circuito; firrnlmente, determine los porcentajes de error de
resistencia equivalente. corriente total del ci rcuito al cambiar las resistencias al valor
comercial. .........-
www.fullengineeringbook.net
-"'
-~.
CONCEPTOS nAs1cos t·:LEC'TRÚNIC''A ANA Loe;,\: TEORL\ Y LAllOllATOIHO 7
11.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
Para el circuito (C): La fuente es de 30V y la corriente que pide el circuito es de l SmA.
Todas las resistencias tienen igual valor óhmico. Determine el valor de las resistencias, y
luego calcule las caídas y corrientes en cada una de esas resistencias. Aproxime a dos
decimales todos los cálculos.
Ahora, ajuste las resistencias al valor comercial más cercano y calcule los voltajes y
corrientes con un decimal de aproximación. Finalmente, determine los porcentajes de error
de resistencia total, corrientes y voltajes. Evalúe el error acumulado al calcular los valores
totales.
Para el circuito (O): El valor de las resistencias es el que indica los subíndices de cada
elemento divididos en 1 O en KD., por ejemplo: R19 = l.9K, Rw = 2K, R11 = 2.1 K y así
sucesivamente. Además, la füente de voltaje V es de 35V @ 2A. Calcule la resistencia
equivalente que 've ' la fuente y la corriente que debe suministrar al circuito, luego calcule
todos los voltajes y' corrientes en cada resistencia haciendo aproximación a tres decimales.
Finalmente, aproxime resultados a un decimal y determine los porcentajes de error en los
voltajes y corrientes. ¿Qué potencia total disipa el circuito? ·
25. Para el circuito de la FIG0.2(A) se tiene un circuito serie conformado por tres resistencias
y la füente V. Se indican dos puntos de medida: V2 y \13; cuando los puntos de medida
solo tienen un subíndice, significa que se miden respecto de la referencia del circuito
(tierra), y cuando tiene doble subíndice significa que se mide sobre los puntos que indican
los subíndices. Así que \13 es el voltaje desde el punto 3 a tierra, V2 es el voltaje desde el
punto 2 a tierra, V23 es el voltaje entre los puntos 2 y 3, específicamente el voltaje sobre la
resistencia R1 en el circuito.
Para determinar el voltaje \13 se procede así:
Se calcula la resistencia equivalente que se 've' desde la fuente: Req = R1 + R1 + R3
Se determina la corriente que circula a través de las tres resistencias aplicando la Ley de
Ohm: 1 = VI Rcq.
En un circuito srl'Ír, In corriente es igual a trn·vé~ de cada componente de circuito,
bajo este principio se tiene que la corriente a través "de R, es la misma corriente que a
través de R2 e igual corriente a través de R3, así que se aplica otro principio:
En un circuito serie, los voltajes dependen directamente del valor de los componentes
y la sumn de esos voltajes es igual al voltaje de la fuente.
Rl
r V2 Vo R2 [2
+ V Rl R2
V3
R.3
(B)
FlG0.2
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS nASICOS ELE< THÓNIC1\ ANALOGA: TEOldA Y L;\llOllATORIO 8
ll.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
Significa que sí las tres resistencias son diferentes, también serán diferentes sus caídas de
voltaje y entre mayor sea la resistencia, mayor será la caída sobre la resistencia, así que:
Y1u = l Ri, VRl = I Ri, VRJ = l RJ.
Como el objetivo es determinar el voltaje V3 , que es igual al voltaje sobre 1'3, se tiene:
V
------R3
R 1 +R 2 +R3
Tgualrnente si se desea obtener el voltaje sobre Ri, se tiene:
V
V1u =---- - -- R1
R 1 + R 2 + R 3
V
Vn1= R
R, + Ri + R3 t
Y sobre R1:
Observar que en las tres expresiones, no aparece la corriente, entonces se puede determinar
el voltaje sobre cualquier componente de un circuito serie apl icando lo que se denomina un
Divisor de Voltaje. Se puede generalizar para un circuito de o-resistencias, en donde el
voltaje sobre la resistencia n es:
V1t11 = V ----Rn
R,+R 2 +R3 + ... +Rn
Determine para el circuito ele la flG0.2(A) el voltaje sobre R 2 y R3 aplicando el principio
de divisor de voltaje si las resistencias son: R 1 = l .2K, R2 = 5. l K, RJ = 2.2K y el circuito
se alimenta con 20V.
26. Un circuito está alimentado con 25 voltios, se requiere de un voltaje de SV. Utilizando
divisor de voltaje construir el circuito que satisface esa condición.
27. Ahora considerar el circuito de la FlG0.2(B). Es un circuito paralelo con tres ramales en
los cuales se cumplen los siguientes principios:
En un circuito paralelo, el voltaje sobre cada rama del paralelo es igual al voltaje de
la fuente de alimentación.
La co1Ticnte que circula en cada ramal depende inversamente de la resistencia y la
suma de las corrientes de todos los ramales es igual a la corriente total del circuito.
Considerando los principios anotados, el objetivo es determinar la corriente a través de
cada resistencia del circuito paralelo, entonces se procede así:
La corriente a través de la resistencia Ri en el circuito considerado es: 11 = V / R 1, la
corriente a través de Ri es: 12 =V/ Ri.
La suma de las corrienteses la corriente total del circuito: 1 = l 1 + Ji. Reemplazando se
obtiene:
De donde:
l =V ( 1 I R1 + 1 I R1) =Y (R1+ Ri) I (Rt Ri)
V = 1 ( R1 Ri) I ( R1 + Ri)
·--
\ -·
www.fullengineeringbook.net
_ .......
CONCEPTOS oi\s1cos EU-:C.THÚNIC/\ ANALOGJ\: TE<mlA Y LAilORATOIUO 9
0.2. VOL TAJE-CORRTENTE-RESISTENClA
Entonces la corriente Ii se define como:
h =VI Ri = l R1 I (R1 + Ri)
Y la corriente a través de R1 es: 11 = J Ri / (R1 + Ri)
Se deduce que para determinar la corriente a través de cualquier ramal de un circuito
paralelo sin tener en cuenta el voltaje, se aplica un Divisor de Corriente. Para el
circuito analizado, suponer que I = 30 mA, R 1 = 6.2K, R2 === 1 OK, determinar la corriente
a través de R1 y Ri aplicando el principio de divisor de corriente.
28. Un circuito paralelo de dos resistencias tiene una equivalente de 2.SK y una de las
componentes del paralelo es de 4. 7K. Además, el circuito se alimenta para que la füente
suministre 6.SmA. Determine las componentes del circuito y la corriente a través de cada
ramal del paralelo.
29. Una fuente suministra una corriente de 1 OOmA a un circuito paralelo, y se requiere de una
l
v-=-
FlG0.3
corriente de 25mA. Determine las
componentes del circuito. Asumir lo que se
requiera.
30. Un circuito que se utiliza para determinar una
resistencia desconocida es el puente de
\Vheatstone y cuyo circuito típico se muestra
en la FIG0.3. Consta de cuatro resistencias,
tres de ellas conocidas y la cuarta es la
resistencia que se desea determinar; el arreglo
resistivo se alimenta con una fuente OC y
entre los puntos Va y Vb se conecta un
medidor (voltímetro). Cuando el instrumento
indica cero voltios, se dice que el puente estfi
equilibrado y entonces se determina la resistencia desconocida. Utilizando el principio
de divisor de voltaje obtenga la relación entre las cuatro resistencias.
31 . ¿Qué es un potenciómetro?. ¿Qué es un potenciómetro lineal?, ¿Qué es un potenciómetro
logarítmico'7. /\note un ejemplo práctico en donde se utilice un potenciómetro
logarítmico.
v1
FIG0.4
32. Otra herramienta matemática que se
utiliza en electrónica son las Leyes de
Kirchhoff y se utilizan cuando los
circuitos contienen dos o más fuentes y
la reducción ele sus circuitos resistivos
no son tan sencillas. Son dos estas
leyes: ley de Kirchhoff de voltajes y ley
de Kirchhoff de corrientes. La primera,
la ley de Kirchhoff de voltajes define el
lazo o malla (loop) de un circuito como
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS Bi\SICOS ELECTllÓNICi\ ANÁLOGA: TEORfA Y LABORATORIO l Q
0.2. VOLTAJE-CORRIENTE-RESISTENCIA
un recorrido cerrado a través de distintos elementos. Por ejemplo, en la FlG0.4, el circuito
tiene dos mallas y que se indican como Ml y M2. El sentido de la malla es arbitrario y, como
se indica en la figura, se colocó en sentido reloj . Una vez se establece el sentido de la malla, se
fija la caída en las resistencias, considerando la caída con polaridad contraria a la de la
fuente, es decir, más(+) por donde entra la corriente y menos(-) por donde sale. Si observa la
resistencia Ri, para la malla l\'Il, el + está arriba, pero para la malla M2 el + está abajo. Una
vez establecidas las mallas, su sentido y la polaridad de la caída sobre cada componente (La
polaridad en las fuentes es inalterable) se procede a plantear la malla; la ley de Kirchhoff de
voltajes dice: La suma algebraica de voltajes alrededor de una malla es igual a
cero. Entonces, las mallas quedan:
Para Ml: - Y1 + 11 R1 + 11 R1 - h R1 =O, o: V,= I1 ( R, + Ri )- 12 Ri
Para M2: - V2 + li R2 + li R3 - 11 R2 =O o: V2 = h ( R2 + RJ ) - J, R2
El procedimiento que sigue es resolver las dos mallas, puesto que se conocen los voltajes
de las fuentes y las resistencias, se determinan las corrientes y otros cálculos adicionales.
Considere para el circuito de la FIG0.4 que: V, = 8V, V2 = SV, Ri = 3K, R1 = SK y
R3 = 8K, determine las corrientes y la caída de voltaje en cada resistencia; hacer
aproximaciones con dos decimales .
33. Determine corrientes y voltajes en cada resistencia para los circuitos de la FIG0.5.
Considere para los tres circuitos: V,= IOV, V2 = SV, \'3 = 8V, V.i = 12V y seleccionar las
resistencias con valores comerciales para que estén comprendidas entre 800D. a 20K
R1 Vl
--""•\~------11 .
rlG0.5
--
www.fullengineeringbook.net
--
CONCEPTOS n,\s1cos l·:u:crnóNH',\ ANAL!H;,.\; TEOHÍ:\ \' l.,\llOll,\'rOIUO 1 1
0.2. VOLT1\.JE-CORRI ENTE-RESISTENCIA
34. Desarrolle los circuitos de la FIG0.5, sí: V 1 = 8V, V 2 = -6V, V3 = -1.SV, V~ = lOV;
Seleccionar las resistencias que estén comprendidas entre 100.0. y 5K
35. La segunda ley de Kirchhoff es la de corrientes y define el término nodo como un punto
del circuito en que se tiene tres o más conductores unidos. Por ejemplo en el circuito de la
FIG0.6 se presenta un circuito en el que se identifican tres nodos marcados como Va, Vb y
O, además, se establecen las corrientes que entran y/o salen de cada nodo; la selección de
los sentidos de estas corrientes es arbitraria, puesto que al resolver las ecuaciones
resultarán positivas o negativas. Si el resultado indica una corriente negativa, simplemente
se invierte el sentido de esa corriente. La ley de Kirchhoff de corrientes dice que la suma
algebnlica de las corrientes en un nodo es igual a cero, entonces para el nodo
Va del circuito se tiene: r 1 + 12 + IJ + I~ =O . Y para el nodo Vb . I.1 + I~ + Is= O
Determinando las corrientes se obtiene:
FIG0.6
Nodo Va:
Va - V 1 -0 Va-V2 -0 Vn-Vb Va+V3 -Vb o= ·------- + - -·--------- -- + ------ + --- ---·--
RI Rl R4 R5
Nodo Vb:
Vb-V3 - Va Vb-Va Vb-0 o = + ------ + ---
RS R4 R3
Las incógnitas en las ecuaciones son los nodos Va y Vb, así que se resuelve el sistema de
dos ecuaciones y dos incógnitas.
Resolver los circuitos de la FIG0.5, aplicando la ley de Kirchhoff de corrientes.
36. Consultar : Teorema de Thevenin, Teorcnrn de Norton, Teorema ele superposición y
plantee, de cada uno de ellos, tres ejemplos.
37. ¿Qué es un multímetro? ¿Qué funciones básicas contiene un multímetro?
38. ¿Qué es un multímetro digital y un multímetro análogo? Dibuje cada uno de ellos.
39. ¿Qué significan las siglas VOM y qué hace este instrumento?
40. Describa el proceso que sigue para: medir resistencia, medir voltajes y mec.lir corrientes
41. En los circuitos ele la FlG0.6A anotar la letra A de amperímetro y la letra V de voltímetro
en donde corresponda. Para cada uno ele los instrumentos anotados, escribir sobre qué
elementos mide el voltaje y a través ele que elementos mide la corriente.
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS uAs1cos ELECTRÓNICA ANALOGA: TEOR\/\ y LABORATORIO 12
0.3. VOLTAJE Y CORRIENTE ALTERNA. lf\1PEDANCIA
Rt
(A)
~->
R2 o
FIG0.6A
VOLTAJE Y CORRIENTE ALTERNA
IMPEDANCIA
La energía eléctrica que se utiliza en las viviendas, en la industria, etc.,
es llamada corriente alterna, pues esta corriente es fácil de generar y transportar a grandes
distancias. Igualm~nte en electrónica la corriente alterna se utiliza en muchas aplicaciones, por
ejemplo en las co1~1unicaciones para la transmisión de señales.
La tensión alterm. común tiene forma de señal sinusoidal como se muestra en la FIGO. 7 en
donde se dibuja d diagrama vectorial (el círculo) y la señal seno. Cada radio en el diagrama ·
vectorial correspcnde a la hipotenusa de un triangulo rectángulo y que representa la tensión
correspondiente a cada ángulo en la señal seno, así se observa que para un ángulo de 30° en el
círculo vectorial, -;orrespondc una amplitud en la seiial seno; entonces se logran los máximos
voltajes para 90º, y 270°.
La señal seno me )tracia en la flGO . 7 corresponde a un ciclo, significa que la señal se repite
periódicamente; e1 tonces se define un ciclo como una oscilación completa de 360º.
Se definen alguno parámetros de la señal variable, como: Periodo es el tiempo que tarda un
ciclo; Frecucnci a define el númerode ciclos o de veces que se repite una señal en un
scgu nclo.
~-·
www.fullengineeringbook.net
--
CONCEPTOS BÁSICOS ELECl'HÓNICAANÁLOGA:TEORIA Y LABORATORIO 13
0.3. VOLTAJE Y CORRIENTE AL TERNA. IMPEDANCIA
~
. ···---·•••mHH•••---••HHH•-•n•m·-·7
/
90° 18, 270º
~ .. -----:::. ............................................................................................................ ~____,/
60°
l'IG0.7
Existe una relación recíproca entre el periocto y la frecuencia, así:
f = 1 / T
Con: f la frecuencia expresada en Hertz (Hz) y T el periodo expresado en segundos (s)
Otro parámetro es la frecuencia angular ((¡)) y se define como el ángulo descrito en un
determinado tiempo: ro= 2 n: f
La velocidad angular se expresa en radianes por segundo (Rad/s).
Entonces una señal seno se puede expresar matemáticamente como:
v = Vm sen (2 re f t) = Vm sen rot
Con: v el voltaje instnntáneo de la seíhl, Vrn el voltaje pico o máximo. De acuerdo con la
FIG0.7, los valores pico o máximo (son expresiones sinónimas) se obtienen en 90° y 270º.
La señal de la FlG0.7 se observa en un osciloscopio, pero cuando se coloca un voltímetro, el
instrumento indica un voltaje; pues bien, existe una relación entre la medida que se toma del
osciloscopio y la tensión que se mide en el voltímetro- y esa relación es un número que es
exactamente '12. así que: .
Vef =Vm/,,/2 y lcf = Im / '12
En donde V ef es la tensión eficaz o también conocida como tension RMS (Root mean
Square). Una definición del valor eficaz es: In tensión y corriente eficaz son equivnlentes a
lns tensiones continua y corriente continun que genernn la mismn potencia. Por ejemplo,
una tensión RMS de l OOV y corriente RMS de 1 A, generan el mismo calentamiento sobre
una resistencia que una tensión continua de 1 OOV y una corriente continua de 1 A. El valor
efectivo es entonces medido con el voltímetro, mientras que el voltaje Ym se determina en el
osciloscopio. Es importante nclnrnr que In constante '12 es únicnmcntc válida p:irn
scii:ilcs sinusoictnlcs.
Junto con la señal alterna, se asocian dos componentes importantes: Uobina y condensador.
Condensador: Es un dispositivo que tiene la capacidad ele almacenar carga; está
conforrnaclo por dos placas conductoras separadas por un material aislante que se denomina
dieléctrico. C11a11do un condensador se conrcla a 11na ruente de voltaje, la placa conectada al
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS BASlCOS ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TEORIA Y LABORATORIO J 4
0.3. VOLTAJE Y CORRIENTE ALTERNA. IMPEDANCIA
borne negativo de la fuente recibe electrones, mientras que la otra placa pierde electrones; este
proceso de acumulación de cargas y déficit en una y otra placa continúa hasta que la diferencia
de potencial entre ambas placas es exactamente igual al voltaje aplicado. En este momento se
dice que el condensador está cargado. Esta carga se mantiene mientras siga conectada la
fuente . Es importante tener en cuenta que a través del condensador no hay paso de cargas
porque entre placas existe un aislante, es decir, no hay corriente a través r:lel condensador y si
existiera alguna corriente, entonces se dice que el condensador está perforado.
En el instante de conectar el condensador a la fuente, el voltaje sobre el condensador es cero y
al transcurrir el tiempo, el condensador se va cargando; lo anotado implica que en primera
instancia el condensador se comporta como un corto circuito y cuando tiene completa carga,
se comporta como circuito abierto; por otro lado, también se concluye que el condensador se
opone a los cambios de voltaje.
La unidad de capacidad es el Faradio, pero en electrónica se utilizan los submúltiplos: ~lF, nF,
pF.
Bobinas: es un alambre enrollado en un núcleo . Al hacer circular una corriente a través de
una bobina, se genera un campo magnético alrededor de ella. Si el campo magnético varía, se
genera en la bobina una tensión, así que la corriente que genera el campo magnético variable
también es variable; a la tensión generada se le denomina tensión autoinducida.
Cuando se conecta una bobina a una fuente, el voltaje sobre ella, en el primer instante, es igual
al voltaje de la fuente y su corriente es cero. Al transcurrir el tiempo, el volt.aje disminuye y la
corriente aumenta, hasta que el voltaje es cero con máxima corriente. Lo anterior implica que
inicialmente la bobina se comporta como un circuito abierto y luego, cuando tiene máxima
corriente se comporta como un corto circuito; además, la bobina se opone a los cambios de
corriente. La unidad de inductancia es el Henrio . y en electrónica se trabaja con los
submliltiplos: m I-1, ~tH.
Cuando una bobina y/o un condensador se conectan a una tensión alterna, se presenta una
oposición. Esta oposición se denomina reactancia que se identifica con la letra X; así se
tiene la reactancia capacitiva (Xc) y la reactancia inductiva (XL). Ambas dependen de la
frecuencia y se definen como:
Xc = 1 / (2 7t f C) XL= 2 1t f L
Las reactancias son expresiones complejas U) opuestas y se expresan en Ohmios e indican
oposición al paso de la corriente alterna. Cuando se conecta el condensador, la bobina y una
resistencia, se tiene un circuito RLC y al energizar con una fuente alterna, se obtiene una
frecuencia llamada frecuencia de resonancia. Esta frecuencia se da cuando las dos
reactancias son iguales; como están en un plano complejo y son opuestas, esas reactancias s~
anulan y sólo queda la componente resistiva. Entonces en resonancia el circuito tiene
comportamiento netamente resistivo. La frecuencia de resonancia se expresa como:
l
fr= -~=
27t.fLC
La resultante de sumar vcclorialmcntc la resistencia y la reactancia se denomina
i m pcd ancia expresada en Ohmios, y se define como:
-'
--
·--
·~-
www.fullengineeringbook.net
-._
..........
.---
........
--
CONCEPTOS nAsrcos l~l.l·:r:rnóNICA ANALOGA: TEORÍA V L/\UOrtxroaio 15
11.J. VOLTA.IE Y CORRIENTE ALTERNA. IJ\IPEOANCl1\
Así que la impedancia es la oposición que presenla un circuito RLC al paso de la corriente
alterna.
EJERCICIO ~
1. Una señal seno tiene 1 OKHz de frecuencia. Determina su peíiodo.
2. Si una señal tiene l 00 MHz, ¿cuál es el periodo?
3. ¿Qué es longitud ele onda y cómo se define?
4. ¿Qué significa que una señal sea de microondas y de onda corta?
5. Una señal de 1 KHz de frecuenci<l, ¿Qué periodo, velocidad angular y longitud de ond:~
tiene?
6. Una seiial tiene la siguiente forma: vi = 50 sen (3 14. l 6x 1 OJt) Dclcrmine: frecuencia,
periodo, longitud de onda, velocidad angular, voltaje máximo, voltaje pico a pico. voltaje
eficaz, y voltaje en los instantes: 1 ~ts, 4 ¡ts, 5 ~ts, 1 O µs, 14 ~ts, 18 ~ts y 20 ~ts.
7.
8.
9.
Una bombilla de 1 OOW se conecta a la red ele 11 SV. Determine: voltaje eficaz, corriente
eficaz, voltaje máximo, voltaje pico a pico, frecuencia, periodo, voltaje y corriente cuando
la señal esté en: 10°, 30°, 45°, 90º, 135°, 180°, 230°, 300º.
¿Qué significa: desfase entre dos seiialcs'' Dibuje dos señales sinusoidales de la misma
frecuencia y diferente amplitud llamándolas A y B, con A en adelanto 30º respecto a B;
luego dibujarlas cuando A esté en atraso 60º respecto a J3; ahora la seífal A está l 80º
desfasada respecto a la seií.al B; por último dibujarlas cuando las dos señales están en fase .
Respecto al numeral anterior, suponer que la señal A tiene lOVp (voltios pico) y la seií.al ll
tiene 30Vp Dibuje la señal resultante para los casos anotados en ese numeral si cada seña!
se obtiene de un generador y los dos generadores se conectan en :3erie. Adicionalmente
sumar las dos seiiales si presentan un desfase de 90°. Para este ejercicio resuelva cada
parte de la pregunta pero utilizando vectores que represente a la señal A y B.
1 O. Determinar el vol taje máximo y voltaje pico -pico de los siguientes voltajes RMS: 120V,
350V, 1 OOmV, 18.95V, 150~LV, 220Y, 440Y.
11. Se conecta ur1a carga de sn a la red de 120Y. Determinar: corrienteeficaz, potencia,
voltaje máximo, corriente máxi1m1, periodo de la señal y su velocidad angular. ¿Qué
sucede con los valores calculados si se duplica la frecuencia'J
12. ¿Qué hace un condensador? ¿De que partes está conformado? ¿Qué es el voltaje de trabajo
del condensador'7
13. Se tienen tres condensadores de igual valor conectados en paralelo, ¿A qt1é es igual su
capacidad equivalente? Y si los tres condensadores se conectan en paralelo, ¿cuá[ es la
capacidad equivalente ahorn?
14. Al adquirir un condensaclor, ¿qué datos técnicos se entrega11'1
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS nAs1cos 1'.LECrtlÓNICA ANÁLOGA: nmnlA y LAllOllATOntO 16
O.J. VOLTAJE Y COHRIENTE ALTERNA. IMPEDANCIA
15. ¿Qué es un condensador electrolítico?. ¿Qué es un condensador no polarizado?
16. ¿Porqué causas se puede perforar el dieléctrico del condensador?
17. Al igual que las resistencias, los condensadores se adquieren comercialmente con valores
estandarizados, así que se dispone de la siguiente tabla con la que se pueden determinar
esos condensadores: ·
pF: 1 - 1.2 - 1.5 - 2.2 - 2.7 - 3.3 - 3.9 - 4.7 - 5.6 - 6.8 - 8.2
~tr: 1 - 1.s - 2.2- 3.3 - 4.7 - 6.8
Así, se dispone de condensadores de 1 Opr, 1 SOpF, 3300pF, 47000pF, 0.1 S~tf', 3.JµF, 220
pF, 2200~tF, ele. De acuerdo a la rabia, hacer arreglos de condensadores para obtener los
siguientes valores teóricos: 125nF, 12.8pF, 2.3htF, 866.91.tF, 33.87nr. SOOO~tF. Parn cada
uno de los casos planteados, luego de hacer el arreglo capacitivo que se acerque al valor
teórico dado, determinar el porcentaje de error.
18. Determinar el valor de los condensadores que se presentan en la FIG0.8
R ~
(~Fl
FlG0.8
R
19. ¿Qué es un trirrnncr?. Un ejemplo práctico en donde se utilice el trimmcr. Dibuje un
trimmer.
20. Consulte cuál es el v<llor máximo en fnrnclios que fabrican los condensadores
21. ¿Cómo se comporta un condensador cuando está iniciando su carga y ~ómo se comporta
cuando está completamente cargado?
22. ¿Un condensador se opone a los cambios ele qué componente eléctrica?
23. ¿Qué es reactancia capacitiva? ¿Cómo se expresa? ¿En qué unidades se da?
24. Se tiene un condensador de 1 OOpF, y se conecta a un generador que tiene una frecuencia
de 1 OKI-Tz. Determine la reactancia que presenta el condensador. ¿Cómo será la reactancia
si la frecuencia es de 1 OOKtlz?
25. Un generador de señal se ajusta para que entregue 1 OVcíectivos con una frecuencia de
50KHz. Al generador se conectC111 en serie !res condensadores de 1 OnF, 22nf y l 2nF. ¿Qué
www.fullengineeringbook.net
.-,
,,-.
CONCEPTOS fü\SICOS El.ITrnÚNICA ,\NALoC:A: TEORÍ1\ V LABOllATOIUO J 7
0.3. VOLTAJE Y CORRIENTE ALTERNA. 11\IPEDANCIA
capacidad equivalente 've' el generador?. ¿Qué voltaje almacena cada condensador?. ¿Qué
reactancia presenta cada condensador?
26. Un circuito serie conformado por un condensador de 1 OnF y una resistencia de 1 OOD se
conecta a un generador que tiene 30VRMS y 50KHz. Determinar la impedancia que 've' el
generador, el voltaje que cae sobre el condensador y la resistencia, la corriente que
atraviesa al circuito. ¿Existe desfase entre el condensador y la resistencia?. Si la respuesta
es afirmativa, determinar ese desfase. Igualmente determine los desfases entre: los voltajes
del generador y del condensador y los voltajes del generador con el de la resistencia.
27. ·¿Qué es una bobina?¿De qué componentes está conformada?
28. ¿De qué parámetro eléctrico depende el material del núcleo?
29. ¿Cuál es la unidad de la inductancia?
30. Tres bobinas de igual valor conectadas en serie, ¿cuál es la inductancia equivalente?. Si se
conectan las tres bobinas en paralelo, ¿cuál es ahora la inductancia equivalente?
31 . ¿De qué parámetro eléctrico depende el calibre del alambre en la bobina?. Y ¿de qué
parámetro depende la cantidad de vueltas de alambre en la bobina?
32. Consulte sobre los distintos materiales de que está fabricado el núcleo de las bobinas.
33 . Consulte lo que dice la Ley de Faraclay y la Ley de Lenz.
34 . ¿Qué es reactancia inductiva, cómo es la ecuación que la define y en qué unidades se
expresa?
35. Una bobina de IOO~LH se conecta a un generador de lOVefcctivos. ¿Qué frecuencia debe
tener el generador para que la reactancia de esa bobina sea de 1 OOD?
36. Se conectan tres bobinas de 50~tH, 80~LH y lOO~tH en serie a un generador de 1 OYp y
l OOKI-Iz de frecuencia. Determine: Reactancia que 've' el generador, corriente que circula
a través de las bobinas y voltaje que cae sobre cada bobina.
37 . Se tiene un circuito RLC con: R = 250~l L = 1 mH y C = 80nF. Este circuito se conecta a
un generador sinusoidal de 60Yef. Determinar: la frecuencia a la que está resonando el
circuito; impedancia que 've' el generador cuando el circuito está resonando; voltaje que
cae sobre cada componte del circuito y la corriente .que requiere el circuito; desfase sobre
cada componente entre el voltaje y la corriente; ¿qué comportamiento presenta el circuito
en resonancia?. Ahora la frecuencia del generador se reduce a la mitad de la de resonancia.
Determine: Impedancia que 've' el generador, voltaje sobre cada componente y corriente
total, Desfase de voltajes con la corriente en cada componente; ¿qué comportamiento
presenta el circuito a esta frecuencia?. Por último, la frecuencia del generador se hace
doble de la de resonancia. Determine: Impedancia del circuito, voltaje sobre cada
componente y corriente, desfases de voltaje y corriente en cada componente. ¿Qué
comportamiento presenta el circuito a esta frecuencia? Como resultado del desarrollo ele
este numeral, anote sus conclusiones.
38. ¿Qué es el factor ele calidad Q de una bobina? ¿Con qué ecuación se define?
39. ¿Cómo se determina la resistencia propia de una bobina?
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS IlÁS 1 COS ELECTllÓNICA ANiÍ.LOGA: TEOHÍA Y LABOHATOIUO 18
O.J. VOLTAJE Y CORRIENTE ALTERNA. 11\'fl>EDANCIA
40. Describa como es el compo1tamiento de un circuito RLC conectado en paralelo.
41. ¿Qué es un cristal de cuarzo? Dibuje su circuito equivalente. ¿Para qué se utiliza un
cristal? Anote la frecuencia de oscilación del cristal útilizado en los televisores a color.
42. ¿Cómo se denomina el recíproco de: resistencia, reactancia, impedancia? ¿Con qué siglas
se identifican esos recíprocos?.
SECUNDARIO
(O)
(A)
3(
~ (
_r L
(E)
J(
(H)
(C) (D) JE
(A) TR.:\.NSFORJl.lADOR. COf\.tUN (B) (C) SENTIDOS DE LOS DEVANADOS
(D) AUTOTRANSFORJl.L.1..DOR
REPRESEN'TACION DE LOS TR.ANSFORJ\.lADORES
(E) NUCLEO DE HIERRO (F) NUCLEO DE FERRJTA
(G) NUCLEO DE FERI'.JT.A AJUSTABLE (H) NUCLEO DE AIRE
(1)
(l) TR.:\NSFORM • .1..DOR CON DOBLE DEVANADO Y TAP CENTRAL EN SECUNDARJO
FfG0.9
El transformador es un dispositivo estático (¿ ?) y auto reversible (¿ ?), muy utilizado en el
hogar, la industria y, obviamente en la electrónica. Gracias a este dispositivo, se pueden
transportar grandes cantidades de energía eléctrica entre puntos remotos; así es posible
llevar tensiones del orden de kilovoltios con pequeñas corrientes y luego bajarlas de ·
voltaje, por ejemplo a 1 1 OV y aumentar las corrientes.
En la FIG0.9 se muestran diversos transformadores y sus símbolos. Cualquiera que sea el
transformador, se tiene algunas relaciones entre el voltaje, corriente y cantidad de espiras
del primario y secundario, así que se cumple:
Vp Np
---·-
lp Ns
-=-
Vs Ns Is Np
Que significa: el voltaje es directamente proporcional al número de espiras; así que, entre
mayor célnticlad de vueltas de alambre, mayor es el voltaje. Y la corriente es inversamente
--
, _
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS uAs1cos
ll.4. SIMULACIÓN
ELECrHÓNICA ANÁLOGA: TEOHl1\ \' LABOJU\TOHIO J 9
proporcional al número de espiras, luego a mayor cantidad de vueltas de alambre, menor
es la corriente a través del devanado.
Es de anotar que las ecuaciones anteriores son realmente relaciones y se deben leer así:
"Voltaje de primario esal voltaje de secundario corno el número de espiras del primario es
al número de espiras del secundario" En igual forma se dice: " La corriente del primario es
a la corriente del secundario como el número de espiras del secundario es al número de
espiras del primario". Y es precisamente gracias a estas relaciones entre voltaje y
corrientes, que es posible transportar grandes cantidades de voltaje con pequeñas
corrientes y luego transformarlas a pequeños voltajes con grandes corrientes.
A la relación
a:
N p I Ns se denomina relación de transformación y se representa con la letra
Np
a =-.-
Ns
Por ejemplo si a = 50, significa que se tiene 50 vueltas de alambre en el primario por cada
vuelta de alambre en el secundario. Este es un transformador reductor; si el primario tiene
11 OV, para esa relación de transformación se tiene en el secundario 2.2V.
El transformador como dispositivo real tiene pérdidas. Consulte que son las pérdidas por:
Corrientes de Foucoult, pérdidas de histéresis, pérdidas por el cobre, pérdidas por
flujo . Qué solución se da para reducir cada una de esas pérdidas.
43. Se tiene en red 440Vef y se coloca un transformador de manera que en el secundario se
obtiene 20V; por razones normales la tensión en la red varió ±20%. Determinar para esa
variación ¿cuánto cambia el voltaje en el secundario?
44. En el secundario de un transformador se tiene 35Vp, aplicando en el primario 220Vef;
¿cuál es el voltaje en el secundario R.Ivf S si el primario varia en ± 15% su voltaje?
45 . Sobre una carga resistiva hay una caída de 42Vpp, voltaje que es obtenido de un
transformador con una relación de transformación de 60. ¿Cuánto cambia el voltaje pico a
pico en la carga si el voltaje en primario cambia en ±50Vef?
46. ¿Qué es la inducción mutua?
47. ¿Qué es un choque? ¿Para c¡ue se usa?
48. ¿Qué es un variac?
,
SIMULACION
Una herramienta poderosa que dispone el ingeniero para verificar un circuito
son los pac¡uetes de simulación. Se disponen ele algunos de estos paquetes como son :
Microcap, Workhcnch , Circuit l\'lakcr y el Pspicc entre otros. Básicamente lo que permite
la simulación es construir un circuito en forma virtual ayudado con una computadora y
efectuar los análisis, mostrando resultados en forma rápida. Así se optimiza el tiempo de
trabajo, porque una vez se efectúa la simulación y se conoce el comportamiento del circuito,
se puede llevar al montaje real.
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS BÁSICOS
0.-t. SIMULACIÓN
ELEC:rRÓNICA ANALOGA: ·rnoHIA y LAJJORJ\TORIO 20
Cualquiera que sea el paquete, su uso presenta ventajas indiscutibles, a saber:
1. Se puede verificar cualquier circuito en forma rápida y segura.
2. Se determinan las características eléctricas, respuesta en frecuencia y tiempo fácilmente.
3. Se pueden variar los componentes del circuito y determinar los efectos de estos cambios.
4. Las gráficas que se entregan son fáciles de analizar en todos ·sus detalles.
5. Si se adquieren componentes originales, al efectuar el montaje del circuito en forma real , el
porcentaje de error entre la simulación y la respuesta real es muy pequeño.
6. Se considera la simulación un montaje virtual; esto refuerza lo expuesto en el punto 5.
7. Se pueden crear componentes, generando librerías de usuario.
8. Los circuitos, gráficas, tablas, etc., obtenidos en las simulaciones, se pueden 1mpnrntr,
editar y llevar a otros paquetes.
9. El manejo es sencillo y se encuentra bastante apoyo técnico en Internet.
En el proceso de diseñar un circuito, un paso necesario posterior al diseño es la verificación
para asegurarse que se comporta de acuerdo a las condiciones deseadas. Algunas de las
pruebas realizadas son: la verificación del punto de funcionamiento, compo11amiento cuando
se aplica señá.1, respuesta cuando cambia uno u otro parámetro o cambio de la temperatura o de
la frecuencia, cte. Si estas pruebas se realizan en el laboratorio, el tiempo empleado es grande,
además del equipo que se requiere puede resultar inalcanzable.
Todas estas pruebas se pueden realizar virtualmente, mediante los paquetes ele simulación. En
este libro, se utiliza con mayor énfasis el paquete de simulación PSPICE.
SPICE significa Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis.
El análisis de circuitos usando PSPICE tiene, entre otras, las siguientes características:
• Observa el funcionamiento de un circuito en forma virtual, antes de emprender su montaje
real .
• Usa componentes ideales y también reales para los diseños.
• Realiza medidas que involucra variaciones en el tiempo, en frecuencia, Fourier.
• Simula un circuito varias veces con variaciones en los componentes.
• Cambia los parámetros de los modelos de los dispositivos semiconductores, de tal manera
que se puedan hacer simulaciones para distintas condiciones de estos.
• Observa la dependencia de la temperatura, generación de ruido, así como los efectos de las
capacidades intrínsecas y de las propiedades fisicas de los di spositivos usados.
Es importante resaltar dos aspectos: Uno, que PSPICE o cualquier paquete de simulación,
sólo analiza circuitos. No se puede diseilar ni optimizar; esto lo hace Usted: ¡El
diseñador, el Ingeniero! Y dos, el laboratorio es fundamental; la simulación es un paso
previo al montaje y prueba real.
Inicialmente se va a analizar un circuito. ---
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS nAs1cos
OA. SIMULACIÓN
~ E.JEIVIPLO
El.F.CrnÓNICA /\NALOC;A: TEOIÜ/\ Y LABOllJ\TOlHO 21
Construya y analice mediante los paquetes de simulación un circuito RLC serie con:
R = 1 OOD, L = 20 mH y C = 1 OnF, conectado a un generador sinusoidal de 20Vp y 30KHz
SOLUCIÓN. -./
Como se comentó, la simulación con los paquetes de electrónica es una herramienta para el
estudiante y el profesional, es así que se estará utilizando continuamente a lo largo de todo el
libro. En la mayor parte de las simulaciones se utiliza el paquete de Microsim: PSPICE.
El análisis se va a hacer inicialmente en PSPICE en la versión 8.0 y para comenzar se debe
entrar al SCHEMA Tres que es un protoboard virtual en donde se va a construir el circuito.
Para llegar al paquete se procede en el siguiente orden: INICIO - PROGRAMAS - DESIGN
LAY EVALS - SCHEMATICS. Aparece una pantalla como muestra la FIG0 ." 11 que es el
tablero del esquemático con todas las herramientas disponibles. La FIG solo muestra la parte
supenor.
Ahora se procede a dibujar el circuito que se va a analizar; este contiene: el generador que se
indica en el circuito como VI. Para llevar el generador y los demás componentes al
esquemático se procede así: con el teclado pisar simultáneamente CTRL G, aparece la
librería que dispone el simulador. En el espacio superior de la librería se escribe VSl.N, que
significa generador de voltaje sinusoidal y aceptar (OK). En igual forma se trae los demás
componentes del circuito: la resistencia R, el condensador C la bobina L y la tierra EGND.
Se disponen los componentes en el esquemático teniendo en cuenta que:
• Si se quiere desplazar un componente, se pica el componente con el puntero y con el botón
izquierdo del ratón se da un click cambiando de color el componente (rojo), luego
manteniendo el botón izquierdo presionado y el puntero sobre el elemento, se desplaza a
donde se quiere llevar.
~ MJcraSim Scfuimatlcs • 1Schrmatic1 p.1 J · · ·
¡1j Eile ~·fü ~r•w t:!•vi'd~ ~i~w ~~titns .ó.n•lysis Ittls M•rk~rs Wimlew H~I~
¡n11~Jeil ~ pq¡~Ji'fil ~ ¡§Jlf(]f'T(~-1¡cq l [~J~llGP~J Id G ~ 1
ElfilJ 1 Non• [j ift]!]g] fY]@IT]f*]
FIG0.1 l
www.fullengineeringbook.net
CONCEPTOS DÁSICOS
OA. SIMULACIÓN
ELECTRÓNICA ANÁLOGA: TEORIA Y LA110HATORIO 22
• Si se desea rotar un componente, se pica componente con el puntero, un click con el botón
izquierdo del ratón cambiando de color el componente, luego se presiona simultáneamente
las teclas CTRL R las veces que se requieran. Cada clic rota 90°.
• Si se desea borrar un componente, se pica
Continuar navegando
Materiales relacionados
Preguntas relacionadas
Compartir