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Electrónica de 4º E. S. O.
 

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Apuntes de electrónica para 4º de la E. S. O.

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    Electrónica de 4º E. S. O. Electrónica de 4º E. S. O. Presentation Transcript

    • ELECTRONICA
    • INTRODUCCIÓN
      • La electrónica es el campo de la ingeniería y de la física aplicada, relativo al diseño y aplicación de dispositivos, por lo general circuitos electrónicos, cuyo funcionamiento depende del flujo de electrones para la generación, transmisión, recepción, almacenamiento de información.
    • INTRODUCCIÓN
      • Esta información puede consistir en voz o música como en un receptor de radio, en una imagen en una pantalla de televisión, o en números u otros datos en un ordenador o computadora.
    • INTRODUCCIÓN
      • Corriente electrónica .
      • Debido a la agitación térmica normal o al calor externo, algunos electrones de la última órbita de un átomo se liberan. Ellos permanecen libres sólo una fracción de segundo, pero, en un momento dado, hay millones o trillones de electrones libres en una sustancia particular.
    • INTRODUCCIÓN
      • Si estos electrones se mueven en una misma dirección, tenemos lo que se conoce como flujo de corriente o corriente electrónica .
    • COMPONENTES ELECTRONICOS
      • En un sistema electrónico como los radios, televisores, equipos de sonido o computadores, se encuentran una gran cantidad de elementos, que al agruparse en bloque forman los llamados CIRCUITOS .
    • COMPONENTES ELECTRONICOS
      • Los circuitos electrónicos constan de componentes electrónicos interconectados. Estos componentes se clasifican en dos categorías: activos o pasivos.
      • Entre los pasivos se incluyen las resistencias, los condensadores y las bobinas.
      • Los considerados activos incluyen los diodos y los transistores.
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Son los componentes que más se encuentran en los aparatos electrónicos y su función básicamente es la de limitar o controlar la corriente en los circuitos. Son de dos tipos principalmente:
      • Resistencias fijas
      • Resistencias Variables
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Unidad de medida
      • Toda resistencia presenta una cierta cantidad de ohmios , que es la unidad de medida. Para los diagramas y formulas, esta unidad se representa con la letra griega omega. El nombre de esta unidad se adoptó en homenaje de George Simon Ohm, quien descubrió la ley llamada "Ley de Ohm" .
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Además de su tipo, y su valor en ohmios, las resistencias tienen una característica adicional. Se llama voltaje y representa cuánta energía se disipa en ellas , ya que cuando circula corriente por una resistencia, se produce calor a su alrededor.
      • Este voltaje determina el tamaño físico de las resistencias siendo las más grandes las de mayor voltaje.
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Símbolo de las resistencias
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Código de colores para identificación de las resistencias.
      • El código de colores de las resistencias es un método de indicar el valor en Ohmios y el rango de tolerancia o precisión.
      • No es un código secreto, por el contrario, se ha hecho lo más fácil posible con el fin de facilitar su uso. Cualquiera lo puede aprender fácilmente.
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Cuando se va a leer el código de colores de una resistencia, se debe colocar de esta forma:
        • La banda de color que está más cerca al borde es el primer número.
        • Cada color representa un número en particular de acuerdo a las siguientes consideraciones:
          • 1. La primera banda representa la primera cifra. 2. La segunda banda representa la segunda cifra. 3. La tercera banda representa el número de ceros que siguen a los dos primeros números. 4. La cuarta banda representa la tolerancia. Esta es usualmente dorada que representa un 5%; o plateada que es el 10%.
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Para resolver el problema de la escritura de ceros, se ha creado la notación científica. Utiliza letras y siglas para indicar Miles y Millones de la siguiente forma:
          • K = Kilo, que significa mil, o tres ceros (000)
          • M = Mega, que significa millón, o seis ceros (000000).
      NEGRO 0 MARRÓN 1 ROJO 2 NARANJA 3 AMARILLO 4 VERDE 5 AZUL 6 VIOLETA 7 GRIS 8 BLANCO 9
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Tipos de Resistencias:
      • Variables con la luz (LDR): La resistencia disminuye con la luz (la luz es energía que ayuda a la circulación de electrones).
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Variables con la temperatura : PTC, en las que la resistencia aumenta con la temperatura y NTC, en las que disminuye.
    • RESISTENCIAS O RESISTORES
      • Potenciómetros : Permiten elegir el valor de resistencia deseado, según la caída de tensión que queramos que provoque.
    • CONDENSADORES O CAPACITORES
      • Un condensador, está formado por dos placas metálicas separadas por un material aislante llamado "dieléctrico" . Su función principal es almacenar energía eléctrica en forma temporal .
    • CONDENSADORES O CAPACITORES
      • Los condensadores fijos se dividen:
        • polarizados o electrolíticos (de aluminio y tantalio)
        • no polarizados (poliéster, mica, cerámica y papel)
    • CONDENSADORES O CAPACITORES
      • Los condensadores variables se clasifican en:
        • condensadores con dieléctrico de aire
        • condensadores con dieléctrico de mica.
    • CONDENSADORES O CAPACITORES
    • CONDENSADORES O CAPACITORES
      • Para escoger un condensador hay que tener en cuenta dos condiciones: - Su capacidad en Faradios . - Su rango de Voltaje .
      • En la cubierta de los condensadores, generalmente vienen marcados los valores de capacitancia, el valor del voltaje de trabajo y su polaridad (si éstos son polarizados).
    • CONDENSADORES O CAPACITORES
      • Carga y descarga de un condensador.
      • Al pasar de la situación de la izquierda a la de la derecha, el condensador deja de recibir la energía de la pila (Vcc), y por tanto libera la carga que tenía almacenada (flecha roja del dibujo).
    • BOBINAS Y TRANSFORMADORES
      • Las bobinas reciben también el nombre de inductores y están formadas por varias vueltas o espiras de alambre de cobre enrolladas entre si.
      • Cuando tenemos varias bobinas enrolladas en un mismo núcleo se forma un transformador .
      • La principal función:
      • Bobinas : oponerse al cambio de la corriente
      • Transformadores : aumentar o disminuir el voltaje y la corriente .
    • BOBINAS Y TRANSFORMADORES Unidad de medida: el henrio Símbolo de las bobinas : Símbolo de los transformadores :
    • BOBINAS Y TRANSFORMADORES
      • Los tipos de bobinas son:
          • de núcleo de aire
          • de núcleo de hierro
          • de núcleo de ferrita.
    • BOBINAS Y TRANSFORMADORES
        • Los tipos de transformadores son:
        • de fuerza o de poder.
        • de audio.
        • de pulsos.
        • de radiofrecuencia.
      • Según el material del núcleo, se dividen en:
        • Transformadores con núcleo de aire.
        • Transformadores con núcleo de hierro.
        • Transformadores con núcleo de ferrita.
    • RELÉ
      • RELÉ: La bobina de cobre se convierte en un imán al circular corriente por ella, de manera que atrae a la armadura, que a su vez mueve los contactos.
      • En la siguiente transparencia vemos la utilidad de este dispositivo.
    • RELÉ
      • Utilidad del relé: Controlar (abrir o cerrar automáticamente) circuitos.
    • SEMICONDUCTORES
      • También llamados componentes de estado sólido, son aquellos que se fabrican con material semiconductor como el silicio o el germanio .
      • Un semiconductor es un componente que no es directamente un conductor de corriente, pero tampoco es un aislante.
    • SEMICONDUCTORES
      • Depende del campo eléctrico donde se encuentre.
      • En un conductor, la corriente es debida al movimiento de las cargas negativas (electrones).
      • En los semiconductores se producen corrientes producidas por el movimiento de electrones, como de las cargas positivas (huecos).
      • Los semiconductores son aquellos elementos perteneciente al grupo IV de la Tabla Periódica (Silicio, Germanio, etc.
      • Generalmente a estos se le introducen átomos de otros elementos, denominados impurezas, de forma que la corriente se deba primordialmente a los electrones o a los huecos, dependiendo de la impureza introducida (dopaje).
    • SEMICONDUCTORES
      • Semiconductor tipo N
      • Un Semiconductor tipo N se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado , añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso, negativas).
      • El propósito del dopaje tipo N es el de producir abundancia de electrones portadores en el material
    • SEMICONDUCTORES
    • SEMICONDUCTORES
      • Semiconductor tipo P
      • Un Semiconductor tipo P se obtiene llevando a cabo un proceso de dopado , añadiendo un cierto tipo de átomos al semiconductor para poder aumentar el número de portadores de carga libres (en este caso positivos).
    • SEMICONDUCTORES
      • El propósito del dopaje tipo P es el de crear abundancia de huecos
    • SEMICONDUCTORES
    • SEMICONDUCTORES
      • Aceptadores Y Donadores.
      • Se denomina semiconductor puro aquél en que los átomos que lo constituyen son todos del mismo tipo (por ejemplo de germanio), es decir no tiene ninguna clase de impureza.
      • Si a un semiconductor puro como el silicio o el germanio, se le añade una pequeña cantidad de átomos distintos (por ejemplo arsénico, fósforo, etc). Se transforma en un semiconductor impuro.
      • A las impurezas se las clasifica en donadoras y aceptadoras.
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • Son componentes fabricados con material semiconductor y tienen dos elementos llamados ánodo y cátodo. Su principal función es permitir el paso de la corriente en una sola dirección y por esta razón su aplicación más importante es la de convertir corriente alterna en continua .
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • Los principales tipos son:
        • diodo rectificador.
        • diodo zener.
        • diodo emisor de luz o LED.
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • Símbolo del diodo.
      • La dirección de la corriente es siempre en sentido contrario a donde apunta la flecha.
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • La corriente se mueve de un polo negativo a uno positivo. El lado del símbolo que tiene la flecha indica el terminal negativo o Cátodo , y al otro lado el positivo o Ánodo .
      • El diodo debe conectarse en la posición correcta y al igual que un condensador electrolítico tiene polaridad.
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • LED (Diodo emisor de luz).
      • Es importante recordar que el LED, como todos los diodos, tiene polaridad. El Cátodo se indica generalmente por un borde plano o por un terminal más corto que el otro.
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • SCR (Rectificador Controlado de Silicio)
      • El SCR es un suiche electrónico , que se cierra cuando se le aplica un voltaje positivo en su compuerta o "Gate" .
      • Los SCR's se utilizan en una gran cantidad de circuitos, desde alarmas contra ladrones hasta equipos de luces rítmicas y secuenciales.
    • DIODOS O RECTIFICADORES
      • Diodo Zener.
      • El diodo zener es un tipo especial de diodo , que siempre se utiliza polarizado inversamente. Es decir, la corriente circula en contra de la flecha que representa el diodo . Si el diodo zener se polariza en sentido directo se comporta como un diodo rectificador común . Cuando el diodo zener funciona polarizado inversamente mantiene entre sus terminales un voltaje constante.
      • Se utiliza como regulador de tensión.
    • TRANSISTORES
      • Es un componente electrónico de estado sólido que tiene tres terminales, capaz de controlar la corriente que pasa entre dos de los terminales mediante la corriente que pasa por el tercero. Explicado de otra manera, podemos decir, que funciona como un interruptor que se cierra y se abre dependiendo de que por la tercera patilla, entre o no entre corriente eléctrica.
    • TRANSISTORES
      • También tiene efecto amplificador, como ejemplo, el amplificador de un equipo de música tiene que tener unos circuitos, construidos con transistores que “amplifican” aumentan la señal eléctrica en que se convierte el sonido, para transmitirla a los altavoces.
      • Resumiendo, los transistores tienen dos tipos de funciones:
        • De amplificación de una señal (amplificador de un equipo de sonido)
        • Como interruptor controlado por corriente eléctrica.
    • TRANSISTORES
    • TRANSISTORES
      • El Transistor se obtiene al unir tres cristales, es equivalente a dos diodos en oposición, la unión de esos cristales da lugar a dos tipos de transistores, NPN y PNP. También es un interruptor electrónico, pero gobernable. Tiene tres terminales, emisor (N), base (P) y colector (N) si es NPN. La base del transistor controla la corriente que va de emisor a colector. Para que el transistor funcione correctamente, la unión B-E se polariza directamente y la unión base colector inversamente. Hay varios tipos.
    • TRANSISTORES
    • TRANSISTORES
      • Funcionamiento de un transistor
      • Un transistor tiene tres terminales, el colector C, el emisor E y la base B. La corriente que circula de colector a emisor se controla mediante una débil corriente de base o control.
      • Para explicar el funcionamiento del transistor recurriremos a un símil.
    • TRANSISTORES
      • Imagina que en una presa hidráulica (colector C) hay un embalse lleno de electrones. Estos tienden a pasar al emisor (E), sólo podrán hacerlo si alguien abre la compuerta (base B), pueden ocurrir tres casos:
    • TRANSISTORES
      • Por la base (B) no entra ningún electrón, por tanto, no se produce circulación de electrones entre el colector y el emisor. Decimos que el transistor está en corte y que el colector y el emisor están aislados.
    • TRANSISTORES
      • Algunos electrones se introducen por la base. En este caso, la energía que transportan es suficiente para abrir un poco la compuerta de la presa. Cuantos más electrones entren, más abierta quedará la presa y mayor será la corriente entre el colector y el emisor. El transistor funciona en la zona activa como un amplificador.
    • TRANSISTORES
      • Si pasan muchos electrones por la base, podrán derribar y abrir por completo la presa. El colector y el emisor quedan unidos y los electrones circulan de uno a otro libremente. El interruptor funciona como un interruptor cerrado.
    • TRANSISTORES
      • Si el interruptor T está abierto no entra corriente por la base y el transistor no deja pasar la corriente. La bombilla no luce.
      • Si el interruptor T está cerrado entra corriente por la base, el transistor conduce y la lámpara está encendida.
    • TRANSISTORES
      • La identificación correcta de los terminales de los transistores es importante, si se conecta mal, puede dañarse muy fácil. Como la apariencia física o forma de muchos transistores es idéntica, la única manera o sistema para distinguir unos de otros, es marcarlos por medio de una referencia o sistema de numeración.
      • La mayoría de los transistores de tipo americano, se numeran empezando con el prefijo 2N , por ejemplo: 2N3906, 2N2222, 2N3055, etc.
    • TRANSISTORES
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
      • Los circuitos integrados o microchips son componentes electrónicos complejos. Están constituidos por un variado número de componentes electrónicos que se han formado e interconectado sobre un mismo bloque de material semiconductor, formando así circuitos microscópicos completos.
      • Tienen la gran ventaja de que cada circuito integrado realiza una función completa, de modo que se pueden combinar como módulos funcionales, conectándose con otros componentes para conseguir funcionamientos más complejos en un espacio reducido.
      • Hay toda una gama de circuitos integrados, que según la escala de integración o número de componentes por chip, va desde los de baja escala de integración (SSI), que tienen menos de cien componentes, a los de muy alta escala de integración (VLSI), con varios millones de componentes.
      • Uno de los circuitos integrados más complejos es el microprocesador de un ordenador. Este chip es el principal de un ordenador.
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
      • Su función principal es remplazar circuitos completos , que se fabrican tradicionalmente con muchos componentes, por un solo componente.
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
      • Existen dos tipos de circuitos integrados:
        • digitales
        • análogos o lineales
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
      • Ejemplos de circuitos integrados:
      • Comparador (LM741, LM311…). Se emplea para comparar el nivel de dos señales. Podemos, por ejemplo, activar un ventilador si se supera una determinada temperatura.
      • Regulador de tensión (7805, 7806, 7809…). Se utiliza cuando es necesario obtener una tensión continua a partir de la tensión alterna de la red eléctrica.
      • Temporizador (555). Permite controlar el tiempo que un dispositivo está encendido. Por ejemplo, el apagado automático de la luz de escalera.
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
    • CIRCUITOS INTEGRADOS
      • El circuito integrado 555 tiene las siguientes aplicaciones:
      • Intermitencias.
      • Temporizador.
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • Un sistema electrónico se puede dividir en tres partes o bloques fundamentales:
      • – Bloque de entrada ; a través del cual el sistema recibe la información que va a procesar o las variables que determinan su funcionamiento.
      • – Bloque de proceso ; en el que se realizan las operaciones necesarias para gobernar los actuadores
      • – Bloque de salida ; se encarga de realizar la acción final correspondiente al objetivo deseado
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • El Bloque o Etapa de Entrada .
      • Para obtener información del exterior, es necesario un sensor . Los sensores son componentes que modifican sus propias características (como la resistencia que presentan al paso de la corriente) en función del ambiente que les rodea (luz, temperatura, humedad, etc.).
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • Divisor de tensión .
      • Para conectar un sensor a un circuito, se emplea el denominado divisor de tensión . Su función consiste en aprovechar los cambios de resistencia a fin de producir cambios de tensión. La tensión de salida del circuito:
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • El conjunto formado por el sensor y el resto de los elementos que posibilitan su conexión al circuito es conocido como transductor .
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • EL Bloque o Etapa de Proceso .
      • En esta etapa se utilizan los datos de entrada para actuar sobre la salida.
      • Cuando los sistemas son demasiado complejos como para procesar información en un ordenador o controlar una comunicación vía satélite, y es necesario trabajar con muchos datos; se usan microprocesadores .
      • Aquí hay un amplificador operacional.
      • Si V s =12v, y si V es mayor que V + , entonces V S =0v.
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • La etapa de potencia .
      • En los casos en que la etapa de salida necesita una corriente elevada, se conecta un transistor para tal fin.
      • En esta situación con muy poca corriente se puede iluminar el LED.
    • SISTEMAS ELECTRÓNICOS
      • El Bloque o Etapa de Salida .
      • Está formada por los elementos sobre los que actuamos; como por ejemplo bombillas, motes, LED, etc.
    • ELECTRÓNICA DIGITAL
      • Las aplicaciones electrónicas se dividen en dos grandes grupos:
      • – Electrónica analógica: opera con señales analógicas. Señales, tensiones o intensidades, cuyos valores pueden cambiar de una forma gradual y uniforme, sin saltos. Entre dos valores podemos encontrar infinitos valores intermedios.
      • – Electrónica digital: opera únicamente con dos valores posibles, que se denominan niveles lógicos y se designan “0” y “1”
    • ELECTRÓNICA DIGITAL
      • Las dos tienen sus ventajas e inconvenientes, aunque el principal inconveniente de la electrónica digital, la complejidad de sus circuitos, ha sido prácticamente eliminado por las elevadas escalas de integración de los CIs. Esto hace que sectores, como la alta fidelidad, los sistemas de vídeo o las comunicaciones, que tradicionalmente pertenecían a la electrónica analógica ya hayan sido ocupados por la electrónica digital.
    • ELECTRÓNICA DIGITAL
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • TABLAS DE VERDAD
      • Son tablas en las que se muestra el funcionamiento de un circuito digital indicando lo que ocurre a la salida de dicho circuito en las diferentes situaciones de los elementos de entrada.
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • Las dos posibles situaciones de los elementos de entrada (abierto-cerrado, activadodesactivado, ...) y salida (marcha-paro, encendido-apagado, ...) se representan con “0” y “1”.
      • Para el diseño de un circuito digital, estas tablas se obtienen a partir del enunciado del problema que pretendemos resolver.
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • PUERTAS LÓGICAS
      • Vemos que tanto en el circuito de dos interruptores en serie como en paralelo, existe una operación matemática del álgebra de conjuntos que relaciona el valor de la salida con los valores de las entradas y sabemos que todos los circuitos eléctricos y electrónicos se componen de conexiones serie, paralelo y combinaciones de ambas. Esto significa que en el diseño de sistemas digitales podemos emplear las propiedades del álgebra de conjuntos.
      • A este conjunto de operaciones y propiedades matemáticas se le conoce como ALGEBRA de BOOLE
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • Estas operaciones producto, suma y algunas otras más se realizan con dispositivos electrónicos que se denominan PUERTAS LÓGICAS y que son los elementos básicos con los que se desarrolla y construye cualquier dispositivo digital por complejo que sea.
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • TIPOS DE PUERTAS LÓGICAS
      • Existen tres tipos básicos de puertas lógicas: AND, OR y NOT
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • Y basados en estos, otras cuatro: NAND, NOR, OR-EX y NOR-EX
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • Diseño de circuitos con puertas Lógicas.
      • 1. Elaboración de la tabla de verdad que establece la relación entre las salidas y las entradas.
      • 2. Obtención de la expresión lógica.
      • 3. Simplificación de la expresión anterior.
      • 4. Realización del circuito mediante puertas lógicas.
    • LA ELECTRÓNICA DIGITAL Y LOS CIRCUITOS LÓGICOS
      • Propiedades del álgebra de Boole.
    • FIN