ElectróNica AnalogíCa 1
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ElectróNica AnalogíCa 1 ElectróNica AnalogíCa 1 Presentation Transcript

  • COMPONENTES ELECTRÓNICOS BÁSICOS ELECTRÓNICA ANALÓGICA
  • INTRODUCCION
    • Def : La electrónica es la ciencia que estudia las variaciones de las magnitudes
    • de la corriente eléctrica y sus aplicaciones, utilizando para ello la recepción,
    • tratamiento y transmisión de la información mediante una señal eléctrica .
    • Def: Una señal eléctrica es una corriente, de mayor o menor duración, con unas
    • características determinadas. Para conseguir estas modificaciones, se utilizan
    • componentes específicos, cada uno de los cuales realiza una función concreta.
    • Las modificaciones que pueden hacerse a una señal eléctrica (corriente) son las
    • siguientes:
    • Amplificación o atenuación: Consiste en aumentar o reducir la intensidad de
    • la corriente.
    • Rectificación: Consiste en obligar a los electrones a circular en un único sentido,
    • es decir, conducir la corriente.
    • Filtrado: Consiste en dejar pasar a aquellos electrones que circulen a una
    • determinada velocidad.
  • COMPONENTES ELECTRÓNICOS
    • COMPONENTES PASIVOS : Están constituidos por materiales o bien conductores o bien aislantes.
      • Resistencias eléctricas .
        • Fijas y variables.
        • Resistencias dependientes de un parámetro físico.
      • Condensadores .
        • No polares.
        • Electróliticos.
      • Bobinas. (El relé)
    • COMPONENTES ACTIVOS : Están constituidos por materiales semiconductores, como el Si, Se y Ge (tienen un comportamiento intermedio entre los conductores y los aislantes, es decir, en condiciones normales no conducen la electricidad, pero si se les aplica una pequeña cantidad de corriente eléctrica, entonces se vuelven conductores).
      • Diodo .
        • Rectificador.
        • Led.
      • Transistor Bipolar.
      • Circuitos Integrados .
  • RESISTENCIAS ELÉCTRICAS
    • La función de las resistencias electrónicas es la de impedir en mayor o menor grado el paso de la corriente eléctrica, dependiendo esto del tipo de material con el que hayan sido fabricadas. Su magnitud se mide en OHMIOS (Ω) .
    • RESISTENCIAS FIJAS:
    • Su valor es fijo. Viene definido de fábrica. Poseen un valor nominal y una tolerancia, que es el error máximo con el que se fabrica la resistencia.
    • Están formadas por una mezcla de materiales, por lo general carbón y un aglutinante adecuado. Todo ello se envuelve con una cubierta de material plástico o cerámico.
    • Tienen forma de cilindro, y dos alambres en sus extremos que hacen de polos (aunque no tienen polaridad), y tres, cuatro o cinco franjas de colores, que se corresponden, según un código, al valor de su resistencia.
    • Utilizando la siguiente tabla podemos calcular el valor de cualquiera. Para ello hay que tener en cuenta la colocación de las bandas de la resistencia, situando la más separada de todas a la derecha.
    000000000 9 9 Blanco 00000000 8 8 Gris 0000000 7 7 Morado 000000 6 6 Azul 00000 5 5 Verde 0000 4 4 Amarillo Sin color 20% 000 3 3 Naranja 2% 00 2 2 Rojo 1% 0 1 1 Marrón x1 0 0 Negro 10% 0.01 --- --- Plata 5% 0.1 --- --- Oro Tolerancia Multiplicador 2ª CIFRA 1ª CIFRA COLOR
    • RESISTENCIAS VARIABLES.
    • A) POTENCIÓMETRO :
    • La característica principal de un potenciómetro es que el valor de su resistencia puede ajustarse entre los valores 0 Ω y el máximo especificado por el fabricante. La modificación del valor se consigue moviendo un elemento mecánico giratorio o deslizante sobre otro elemento resistivo. Son potenciómetros muchos de los elementos de mando que incorporan algunoselectrodomésticos para regular temperatura, volumen, nivel luminoso,etc.
    B) RESISTENCIAS QUE VARÍAN CON UN PARÁMETRO FÍSICO. B.1. Termistores. Estas resistencias varían su valor según la temperatura a la que estén sometidas. Pueden ser de dos tipos : NTC (coeficiente de temperatura negativo): la resistencia disminuye al aumentar la temperatura. PTC (coeficiente de temperatura positivo): la resistencia aumenta al subir la temperatura. B.2. Fotoresistencias o LDR . Estas resistencias varían su valor según la cantidad de luz que incida sobre ellas, disminuyendo la resistencia cuando aumenta la luz .
  • CONDENSADORES: Son componentes capaces de almacenar temporalmente cargas eléctricas y después cederlas. Actúan como “despensas” de energía. Se usan fundamentalmente en circuitos temporizadores, es decir, circuitos en los que se hace funcionar algún elemento durante algún tiempo y luego lo paran, por ejemplo: las luces de una escalera, el secador de manos de algunos lavabos públicos,…..etc. Está formado por dos placas metálicas conductoras y paralelas, llamadas armaduras , separadas entre sí por un material aislante denominado dieléctrico . Símbolo Funcionamiento PROCESO DE CARGA: s i unimos una de las placas al polo positivo de una pila y la otra al polo negativo, como no existe paso de corriente a través del dieléctrico, en la placa conectada al polo positivo se producirá una acumulación de cargas positivas (protones), ya que los electrones se ven atraídos por el polo positivo de la pila. En la placa conectada al polo negativo, se producirá una acumulación de cargas negativas (electrones) ya que los protones se ven atraídos por los electrones del polo negativo de la pila . A medida que las placas van adquiriendo carga aparece entre ellas una diferencia de potencial. Cuando esta diferencia de potencial entre placas es igual a la de la batería cesa el transporte de electrones y cada placa queda con la carga Q que haya adquirido hasta ese momento y deja de circular intensidad, comportándose entonces como un interruptor (ver figura y esquema eléctrico). PROCESO DE DESCARGA: en el circuito anterior, cuando el condensador ha sido cargado, cambiamos el conmutador de la posición (1) a la posición (2). El condensador comienza en ese momento a descargarse, creando una corriente que hace que se encienda la bombilla B2, tardando para ello un tiempo determinado (según la carga que haya almacenado).
    • Constante de tiempo
    • Los condensadores se caracterizan por una magnitud denominada constante de tiempo, que se calcula mediante la siguiente expresión:
    • ڂ = R • C
    • donde :
    • ڂ = constante de tiempo (segundos)
    • R= resistencia (ohmios)
    • C= capacidad (faradios)
    • NOTA: El tiempo en que el condensador alcanza el mismo potencial que la fuente de alimentación, es decir, el tiempo total que el condensador tarda en cargarse es cinco veces la constante de tiempo
    • NOTA: Cuando pasa la primera constante de tiempo, el condensador se carga con un 63% del voltaje total de la pila. El resto del voltaje, hasta llegar al 100% lo obtiene en las otras cuatro constantes de tiempo restantes.
    • NOTA: El tiempo de carga y descarga no tiene porqué coincidir, todo depende de la resistencia a través de la cual se cargue o se descargue el condensador
  • CONDENSADORES:
    • Capacidad de un condensador
    • La capacidad de un condensador para almacenar carga eléctrica depende de la superficie de las armaduras, la distancia que las separa y la naturaleza del dieléctrico. Matemáticamente se calcula mediante la siguiente expresión:
    • Como el Faradio es una unidad muy grande, normalmente se usan submúltiplos como el microfaradio ( μ F), el nanofaradio (nF) y el picofaradio (pF), que equivalen a 10 -6 , 10 -9 y 10 -12 F respectivamente .
    Donde: Q = Carga (Culombios) V = ddp (Voltios) C = Capacidad (Faradios) Existen muchos tipos de condensadores, en función del material con el que están fabricados: de papel, cerámicos, de poliéster, de aluminio, etc. Pero puede decirse que hay dos tipos de condensadores básicamente:
    • Condensadores sin polaridad: Sus polos pueden ser conectados a cualquier polo de la pila.
    • Condensadores con polaridad o electrolíticos: Debe tenerse en cuenta la polaridad para conectarlos. Suelen tener mayor capacidad.
    Tipos de condensadores
  • BOBINAS: El relé La bobina es el componente electrónico que menos ha evolucionado. Se emplea en sintonización, filtros etc. Nosotros vamos a ver sus efectos electromagnéticos, como componente de los relés.
    • Un operador eléctrico muy útil que se utiliza mucho en circuitos eléctricos, y que funciona como un electroimán es un RELÉ .
    • Un relé está formado por una bobina enrollada sobre un núcleo de hiero. Cuando la bobina es recorrida por la corriente, genera un campo magnético a su alrededor (se comporta como un imán), por lo que atrae una palanca metálica. Ésta, a su vez, mueve una pequeña lámina, con la que se puede cerrar un segundo circuito.
    • Por tanto en un relé existen dos circuitos:
    • Circuito de excitación, que coincide con los terminales de la bobina
    • Circuito de conmutación, que coincide con los terminales del interruptor.
    Símbolo
  • DIODO: FUNCIONAMIENTO
    • Es uno de los componentes más empleados en los circuitos electrónicos.
    • Está fabricado con dos materiales semiconductores unidos, uno de tipo N (electronegativo) llamado ánodo, y otro de tipo P (electropositivo) llamado cátodo.
    • La función principal de un diodo es la de permitir el paso de la corriente en un solo sentido, es decir, tiene la función de dirigirla
    • Los materiales semiconductores más utilizados son el Selenio (Se), el Germanio (Ge) y sobre todo el Silicio (Si)
    • Una precaución importante a la hora de montar un diodo LED en un circuito es que la tensión en bornes no debe sobrepasar los 2 V, por lo que cuando la tensión es superior, se debe poner una resistencia en serie con el diodo para ajustar dicha tensión.
    • Además el diodo debe recibir como mínimo una corriente de 0,001 A (1 mA).
    • Ejm: Queremos conectar un diodo a una pila de 9 V, ¿qué haremos para no fundirlo?
    • Para calcular el valor de R aplicamos la
    • ley de Ohm:
    • V = I · R -> R = V / I
    • R = 7 / 0,001 A
  • DIODOS: POLARIZACIÓN
    • Polarización directa: se produce cuando el polo positivo de la pila se una al ánodo y el negativo al cátodo. En este caso el diodo se comporta como un conductor y deja pasar la corriente eléctrica.
    • Polarización inversa: se consigue conectando el polo negativo de la pila al ánodo y el positivo al cátodo. En este caso el diodo se comporta como un aislante y no permite el paso de la corriente.
    POLARIZACIÓN INVERSA POLARIZACIÓN DIRECTA
  • DIODOS: TIPOS
    • Permite la rectificación de la corriente alterna, transformándola en continua.
    • Polarizado directamente, conduce a partir de una tensión entre 0.2 y 0.8 V.
    • Su encapsulado puede ser de plástico, de metal o cerámico, dependiendo de su potencia.
    • El cátodo siempre va marcado de forma que permite su reconocimiento.
    • Se identifica mediante un código alfanumérico.
    Diodo rectificador
    • Emite luz al ser polarizado directamente.
    • Se emplea para señalización luminosa.
    • Se fabrican en varios colores: rojos, verdes, amarillos, azules, y también infrarrojos.
    • Precisa de una tensión mínima para emitir luz (de 1.5 a 2 voltios). Para conseguirla, puede intercalarse una resistencia en serie.
    • El cátodo se identifica fácilmente observando el interior de la cápsula (lado plano) o la longitud de los terminales (terminal corto).
    Diodo LED (Light Emisor Diode)
  • TRANSISTORES: CONSTITUCIÓN Y TIPOS
      • El transistor es un componente de control y regulación de la corriente eléctrica, es decir, permite, impide o regula el paso de la corriente eléctrica y su intensidad.
      • Es el componente más importante de la electrónica. Fue desarrollado por los investigadores Bardeen, Brattain y Shockley a finales de los años 40, siendo premiados con el Nobel de Física en el año 1956.
      • Un transistor se puede considerar como la unión de dos diodos y está formado por la unión de tres cristales semiconductores combinados, dando lugar a los dos tipos existentes: Transistor PNP y transistor NPN.
    El transistor posee tres patillas, que son: a) Colector: Es el polo, cristal o conexión del transistor que recibe la corriente eléctrica. b) Base: Es el polo, cristal o conexión del transistor que recibe una pequeña corriente eléctrica con la que regula el paso de la corriente principal, en mayor o menor intensidad, proporcional a la de control recibida por la base. Para regular la intensidad de la corriente que recibe la base debe conectarse en serie una resistencia grande. c) Emisor: Es el polo, cristal o conexión del transistor por el que sale la intensidad de la corriente una vez que lo ha atravesado (la cantidad de corriente emitida depende de la base)
  • TRANSISTORES: FUNCIONAMIENTO El principio de funcionamiento de un transistor depende de la acción coordinada de sus tres componentes (emisor, base y colector), pudiendo funcionar en tres regímenes distintos: VÉASE EL SÍMIL HIDRAULICO (VÁLVULA) DE LA SIGUIENTE FIGURA Y SU EXPLICACIÓN.
    • En activa: como amplificador, de forma que deje pasar más o menos corriente.
    • En corte: No pasa corriente por él, actuando como un interruptor abierto.
    • c.En saturación: por él pasa prácticamente toda la corriente que recibe.
    • Si no hay presión e B (base) no puede abrir la válvula y el fluido no pasa de E a C (funcionamiento en corte). Es decir, el transistor se comporta como si fuese un interruptor abierto al impedir que la corriente eléctrica circule entre E y C.
    • Si llega algo de presión a B (base), ésta abrirá más o menos la válvula y dejará pasar más o menos fluido de E a C (funcionamiento en activa). En este caso, el transistor permitirá un paso de corriente proporcional a la abertura de la válvula y siempre superior a la corriente que llega a la base. La relación entre ambas corrientes se llama amplificación o ganancia (G).
    • Si llega a B (base) suficiente presión para abrir totalmente la válvula, E se comunica con C y el fluido pasa sin dificultad (funcionamiento en saturación). En este caso, el transistor se comporta como un interruptor cerrado, ya que permite el paso o circulación de la corriente eléctrica entre E y C con toda libertad.
  • CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSISTORES
    • El transistor permite a partir de una pequeña corriente que circule por su base, provocar una corriente mayor del colector al emisor, es decir, una de sus misiones es la de actuar como amplificador. Por tanto una de sus características más importantes es su ganancia, que se calcula mediante la siguiente expresión:
    • β = I C / I B
    • Otra característica importante, es que la intensidad que se obtiene en el emisor, es igual a la suma de la intensidad que entra al colector más la que entra a la base, es decir,
    • I E = I C + I B
    • El aspecto real de un transistor es el siguiente:
  • CIRCUITO INTEGRADO Actualmente, la tecnología electrónica permite fabricar circuitos de dimensiones microscópicas , formados por transistores y otros componentes sobre una placa de material semiconductor, obteniendo así los circuitos integrados . El tamaño de un transistor depende del calor que deba disipar. Si se consigue que éstos trabajen con corrientes y tensiones extremadamente pequeñas, podrá ser reducido el tamaño, y podrán conectarse para formar estos diminutos circuitos. Los circuitos integrados utilizan pequeños chips de silicio, cada uno de los cuales está instalado dentro de una funda de plástico conectado a un juego de patillas situado en los laterales de la funda. En las siguientes figuras se muestra el interior de un circuito integrado, así como sus conexiones y una nota con la curiosa procedencia del nombre “chip” . APLICACIONES: Se utilizan circuitos integrados en muchos aparatos de uso doméstico común: electrodomésticos como lavadoras, frigoríficos, hornos, microondas, etc., en dispositivos de grabación y reproducción de imágenes y sonido como video-cámaras, televisores, telefonos móviles equipos de música, móviles, etc., y como no, en ordenadores.