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Introducción a la Tecnología Electrónica

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Introducción a la Tecnología Electrónica

  1. 1. Tecnología Electrónica Facultad de Ingeniería, Universidad de Deusto Introducción a la Tecnología Electrónica
  2. 2. Tecnología Electrónica Bibliografía  Principios de Electrónica, Albert Paul Malvino, McGraw-Hill.  Capítulo 1: Introducción
  3. 3. Tecnología Electrónica Señal Continua  La corriente continua (CC o DC) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor, siempre en el mismo sentido, entre dos puntos con distinto potencial.  se caracteriza por su tensión. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda aquella corriente que mantenga siempre la misma polaridad. V t
  4. 4. Tecnología Electrónica Señal Continua (continuación…)  Por convenio, se toma como corriente eléctrica al flujo de cargas positivas (aunque éste es a consecuencia del flujo de electrones) Resistencia + - Corriente real Corriente convencional Fuente de tensión
  5. 5. Tecnología Electrónica Señal Alterna  Se denomina corriente alterna (CA o AC) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y la dirección varían cíclicamente.  La forma de la onda de la corriente alterna puede ser senoidal, triangular, cuadrada…  Se caracteriza por la amplitud y la frecuencia.  También se deben considerar el offset y el desfase. V t Dependiendo del autor, la amplitud se puede tomar como el Vp (Voltaje de Pico) o el Vpp (Voltaje de Pico a Pico)
  6. 6. Tecnología Electrónica Ley de Ohm El flujo de corriente en amperios que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohmios de la carga que tiene conectada. R V I  I V R RIV   Atención a las unidades utilizadas
  7. 7. Tecnología Electrónica Tensión de Referencia  La tensión de referencia es una tensión continua estable a lo largo del tiempo, que se utiliza como referencia dentro de un circuito eléctrico. Es muy importante ser consistente a la hora de analizar un circuito, partiendo siempre de una única tensión de referencia + - - +
  8. 8. Tecnología Electrónica Caída de Tensión  La caída de tensión en un componente es la diferencia de voltaje que hay entre los extremos de dicho componente eléctrico;  es un valor independiente de la referencia de tensión ¿Cuál es la caída de tensión en R2? ¿y en R1? ¿Cuál es la tensión en el punto A?
  9. 9. Tecnología Electrónica Caída de Tensión (continuación…)  Ejercicio 1: 1. ¿Cuál es la caída de tensión entre los puntos a y b de la figura 1? 2. ¿Cuál es la caída de tensión entre los puntos a y d de la figura 2? + + + + - - - --6V -4V 3V d b a c + - - + + - 5V 4V d b a c Figura 1 Figura 2
  10. 10. Tecnología Electrónica Potencia Eléctrica  La potencia es la cantidad de energía entregada o absorbida por un componente electrónico en un tiempo determinado  en corriente continua; se toma la potencia eléctrica, en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, como:  en corriente alterna [no entra en el examen]; IVP      2 2coscos 00 φωtφ IVp(t)  
  11. 11. Tecnología Electrónica Potencia Eléctrica (continuación…)  La suma de las potencia consumidas o generadas por los componentes de un circuito electrónico es siempre 0.   n i ip 0 0 + - i1 v1 + - i2 v2 111 vip  221 vip 
  12. 12. Tecnología Electrónica Asociación de Resistencias  Cuando un grupo de resistencias se conectan en serie; la corriente es la misma para todas, por lo que la resistencia equivale a la suma de todas. 3R2R1RReq 
  13. 13. Tecnología Electrónica Asociación de Resistencias (continuación…)  Cuando un grupo de resistencias se conectan en paralelo; la caída de tensión entre los nodos de unión es la misma para todas.  Cuando sólo haya dos resistencias, se puede utilizar la ecuación derivada: 2R1R 2xR1R Req   1 3R 1 2R 1 1R 1 Re        q
  14. 14. Tecnología Electrónica Asociación de Resistencias (continuación…)  Ejercicio 2:  Calcular el valor de la resistencia equivalente:
  15. 15. Tecnología Electrónica Circuito Abierto vs. Cerrado  Un circuito abierto es un circuito interrumpido o no comunicado por medio de un conductor eléctrico.  ¿Cuál sería el valor de corriente por el circuito?  ¿Y la caída de tensión entre los puntos donde se abre el circuito?  ¿Qué será entonces un circuito cerrado?
  16. 16. Tecnología Electrónica Resistencia de Carga  La resistencia de carga RL es la resistencia equivalente a todo un circuito secundario;  Reemplazar todo un circuito secundario por su resistencia de carga simplifica el análisis de circuitos electrónicos. Equivale a un circuito secundario no relevante para el estudio a realizar
  17. 17. Tecnología Electrónica Divisor de Tensión  Un divisor de tensión es una configuración de un circuito eléctrico donde se reparte la tensión de una fuente entre dos o más resistencias conectadas en serie. inout V 2R1R 2R V    Iout≈0A Muy usado en circuitos electrónicos, sensores…
  18. 18. Tecnología Electrónica Aproximaciones  1ª aproximación o aproximación ideal: es el circuito equivalente más simple de un dispositivo.  En el caso de un cable de conexión, la aproximación es un conductor de resistencia 0.  2ª aproximación: añade uno o más componentes a la aproximación ideal.  Se tienen en cuenta las capacitancias e inductancias del cable.  3ª aproximación y siguientes: incluye más elementos en el circuito equivalente. La aproximación a emplear depende de lo que se esté haciendo: la 2ª aproximación suele ser la mejor elección; para aproximaciones superiores se debe usar un simulador.
  19. 19. Tecnología Electrónica Fuentes de Tensión  Una fuente de tensión continua produce una tensión en la carga que es constante.  La resistencia interna es 0 por lo que toda la tensión va a la carga de RL.  Símbolo de la fuente de tensión: RL V 10 5 100 1K 10K 100K 1M Corriente Continua Corriente Alterna
  20. 20. Tecnología Electrónica Fuentes de Tensión (continuación…)  Una fuente de tensión ideal es un dispositivo teórico; no puede existir en la naturaleza.  Segunda aproximación: la resistencia de fuente es de 1Ω en serie con la fuente ideal: RL V 10 5 100 1K 10K 100K 1M Se dice que una fuente de tensión es constante cuando la resistencia de carga sea 100 veces mayor que la resistencia de la fuente.
  21. 21. Tecnología Electrónica Fuentes de Corriente  Una fuente de corriente ideal genera una corriente constante en la carga para distintas resistencias de carga.  La resistencia interna será infinita por lo que la corriente se mantiene constante.  Símbolo de una fuente de corriente: RL I (A) 10 5 100 1K 10K 1M Corriente Continua y Alterna
  22. 22. Tecnología Electrónica Fuentes de Corriente (continuación…)  Una fuente de corriente ideal es un dispositivo teórico; no puede existir en la naturaleza.  Segunda aproximación: la resistencia de fuente es de 1M en paralelo con la fuente ideal: Se dice que una fuente de corriente es constante cuando la resistencia de carga sea 100 veces menor que la resistencia de la fuente. RL I (A) 10 5 100 1K 10K 1M
  23. 23. Tecnología Electrónica Fuentes Dependientes  Una fuente dependiente tiene un valor de tensión o corriente que depende del valor de otro elemento del circuito;  una caída de tensión o  un valor de corriente, normalmente.  ¿De qué tipo es cada una de las siguientes fuentes de corriente dependientes?
  24. 24. Tecnología Electrónica Fuentes Dependientes e Independientes  A modo de resumen, en el siguiente circuito se puede ver un ejemplo con fuentes dependientes y fuentes independientes. Busca los errores
  25. 25. Tecnología Electrónica Leyes de Kirchhoff   n k k IIIII 1 4321 0 En cualquier nodo de un circuito, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen; de igual forma, la suma algebraica de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero.
  26. 26. Tecnología Electrónica Leyes de Kirchhoff (continuación…)   n k k VVVVV 1 4321 0 En toda malla, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada; de forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico es igual a cero.
  27. 27. Tecnología Electrónica Leyes de Kirchhoff (continuación…)  Ejercicio 3:  Hallar los valores de corrientes por cada componente del circuito, así como las caídas de tensiones y las potencias de cada uno de ellos. A + - 1A C + - B D + +- -5V PA = 3W PC = 5W
  28. 28. Tecnología Electrónica Teorema de Superposición  Para analizar el efecto de una única fuente, o de un conjunto de ellas, se pone valor 0 a las restantes.  ¿Qué significa que una fuente de tensión tenga 0V?  ¿Y que una de corriente tenga 0A? El Teorema de Superposición establece que el efecto que dos o mas fuentes tienen sobre una impedancia es igual a la suma de los efectos de cada fuente tomados por separado
  29. 29. Tecnología Electrónica Teorema de Superposición (continuación…)  Ejercicio 4:  Hallar la caída de tensión en R2 (v) aplicando el teorema de superposición.
  30. 30. Tecnología Electrónica Teorema de Thevenin  La tensión de Thevenin VTH es la tensión que aparece en la carga cuando se desconecta la resistencia de carga.  La resistencia de Thevenin RTH es la resistencia entre los terminales de la carga cuando todas las fuentes se anulan y se desconecta la resistencia de carga. Cualquier circuito con fuente continuas y resistencias lineales El Teorema de Thevenin establece que cualquier circuito lineal se puede sustituir por un circuito equivalente que esté constituido por una fuente de tensión en serie con una resistencia
  31. 31. Tecnología Electrónica Teorema de Thevenin (continuación…) VR RR V RIVV ABTH 205 520 100 3 31 1 3             1410 520 520 2 31 31 R RR RR RR ABTH
  32. 32. Tecnología Electrónica Teorema de Thevenin (continuación…)  Ejercicio 5:  Calcular el equivalente de Thevenin del siguiente circuito:
  33. 33. Tecnología Electrónica Teorema de Norton  La corriente de Norton IN se define como la corriente por la carga cuando la resistencia de carga se cortocircuita.  La resistencia de Norton RN es la resistencia entre los terminales de la carga cuando todas las fuentes se anulan y se desconecta la resistencia de carga. Cualquier circuito con fuente continuas y resistencias lineales El Teorema de Norton establece que cualquier circuito lineal se puede sustituir por una fuente de corriente en paralelo con una resistencia
  34. 34. Tecnología Electrónica Teorema de Norton (continuación…)  Principio de Dualidad: THN TH TH N RR R V I   NTH NNTH RR RIV  
  35. 35. Tecnología Electrónica Teorema de Norton (continuación…)  Ejercicio 6:  Calcular el equivalente de Norton del siguiente circuito (es el mismo circuito que el del Ejercicio 5):
  36. 36. Esta presentación está sujeta a la licencia de Reconocimiento de Creative Commons mediante la cual se permite la copia, la distribución, la comunicación pública y la generación de obras derivadas sin ninguna limitación siempre que se cite al autor y se mantenga el aviso de la licencia. © 2014, Jonathan Ruiz de Garibay Algunos derechos reservados

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