El ABC de la electrónica - Steren-FREELIBROS.ORG

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CONTENIDO
DESPEGANDO A LA ELECTRONICA 7
1. ELECTRICIDAD
*
5
8
PONIENDO A TRABAJAR LA ELECTRICIDAD
9
REVISANDO LAS BASES
10
ELECTRICIDAD ESTÁTICA
12
CORRIENTE ELÉCTRICA
15
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE DIRECTA
16
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE ALTERNA
20
MEDICIÓN DE C.A. Y C.D.
21
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
22
PULSOS, ONDAS, SEÑALES Y RUIDO
24
2. COMPONENTES ELECTRÓNICOS
26
CABLE Y ALAMBRE
26
SWITCHES
27
RELEVADORES
28
MEDIDORES DE BOBINA MÓVIL
28
MICROFONOS Y BOCINAS
29
RESISTENCIAS
30
CAPACITORES
34
APLICACIONES DE RESISTENCIAS Y CAPACITORES
37
BOBINAS
39
TRANSFORMADORES
41
3. SEMICONDUCTORES
43
SILICIO
43
EL DIODO
EL TRANSISTOR
45
48
TRANSISTORES BIPOLARES
49
TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
52
EL TRANSISTOR UNIJUNTURA
57
EL TIRISTOR
58
RECTIFICADORES CONTROLADOS DE SILICIO
58
TRIAOS
59
4. SEMICONDUCTORES SENSIBLES A LA LUZ
61
LUZ
61
OPTOELECTRONICA
62
COMO SE UTILIZAN LOS LENTES CONVEXOS
63
FUENTES DE LUZ POR SEMICONDUCTORES
64
DIODOS EMISORES DE LUZ
64
SEMICONDUCTORES DETECTORES DE LUZ
67
DETECTORES DE LUZ FOTORESISTIVOS
68
DETECTORES DE LUZ DE UNIÓN PN
69
FOTODIODOS
69
FOTOTRANSISTORES
71
FOTOTIRISTORES
73
CELDAS SOLARES
73
5. CIRCUITOS INTEGRADOS
74
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6. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES
76
COMPUERTAS DE INTERRUPTOR MECÁNICO
76
LA CONEXIÓN BINARIA
77
COMPUERTAS DE DIODOS
78
COMPUERTAS DE TRANSISTORES
78
SIMBOLOS DE COMPUERTAS
79
CAMINOS DE ALTA VELOCIDAD DE DATOS (DATA HIGHWAYS)
81
COMO SON UTILIZADAS LAS COMPUERTAS
81
CIRCUITOS LÓGICOS COMBINACIONALES
81
CIRCUITOS LÓGICOS SECUENCIALES
83
UN SISTEMA LÓGICO SECUENCIAL-COMBINACIONAL
85
FAMILIAS DE Cl DIGITALES
86
7. CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES
87
EL CIRCUITO BÁSICO LINEAL
87
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
87
TEMPORIZADORES
88
GENERADORES DE FUNCIÓN
89
REGULADORES DE VOLTAJE
89
OTROS Cl LINEALES
90
8. CONSEJOS PARA EL ENSAMBLE DE CIRCUITOS
90
CIRCUITOS TEMPORALES
90
CIRCUITOS PERMANENTES
91
COMO SOLDAR
92
ENERGIZANDO CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
93
9. 100 CIRCUITOS ELECTRÓNICOS
94
CIRCUITOS CON DIODOS
DIODOS DE SEÑAL PEQUEÑA Y RECTIFICADORES
CIRCUITOS CON DIODOS ZENER
CIRCUITOS CON TRANSISTORES
95
95
96
97
CIRCUITOS CON TRANSISTORES BIPOLARES
97
CIRCUITOS CON FET UNION Y MOSFET DE POTENCIA
99
CIRCUITOS CON TRANSISTORES UNIJUNTURA
101
CIRCUITOS CON TIRISTORES
103
CIRCUITOS CON SCR
103
CIRCUITOS CON TRIACS
104
CIRCUITOS DE OPTOELECTRONICA
105
CIRCUITOS CON DIODOS EMISORES DE LUZ (LED)
105
CIRCUITOS SEMICONDUCTORES DETECTORES DE LUZ
107
CIRCUITOS CON Cl DIGITALES
109
CIRCUITOS TTL
109
CIRCUITOS CMOS
111
CIRCUITOS CON Cl LINEALES
115
CIRCUITOS AMPLIFICADORES OPERACIONALES (OP-AMP)
115
CIRCUITOS COMPARADORES
117
CIRCUITOS REGULADORES DE VOLTAJE
118
CIRCUITOS TEMPORIZADORES
119
SIMBOLOS DE CIRCUITOS COMUNES
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121
S IM B O L O S DE C IR C U ITO S C O M U N E S
COM PONENTES PASIVOS:
— 1(—
CAPACITOR
FIJO
-^ H (—
CAPACITOR
POLARIZADO
- ^ r
CAPACITOR
VARIABLE
RESISTENCIA
FIJA
RESISTENCIA
VARIABLE
TRANSFORMADOR
DIODOS Y TIRISTORES:
C
DIODO
RECTIFICADOR
DIODO
ZENER
SCR
A
TRIAC
0
DIAC
RECTIFICADOR
TIPO PUENTE
TRANSISTORES:
D
[H
Gl
NPN
PNP
S
S
N-JFET
P-JFET
N-MOSFET
i
P-MOSFET
OPTOELECTRONICA:
LED
FOTODIODO
FOTOTRANSISTOR
CELDA SOLAR
LASCR
FOTORESISTENCIA
COMPUERTAS LOGICAS:
O
O
AND
- i >
NAND
-
INVERSOR
o
o
OR
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o
ÑOR
EX-OR
DESPEGANDO A LA ELECTRONICA
Bienvenido al mundo de la electrónica, uno de los campos de mas rápido crecimiento de la "alta tecnología"
actual y un pasatiempo educativo para el entretenimiento. Este libro lo llevará desde la electricidad estática
hasta la electrónica de estado sólido. A lo largo de nuestro estudio cubriremos la electricidad, componentes
electrónicos y circuitos integrados (C l's). Se muestra como se utilizan los componentes para form ar circuitos
electrónicos. El último capítulo le proporciona los diagramas para 100 circuitos, de los cuales cada uno será
construido y probado "las páginas con flechas" a través del libro lo refieren a temas relacionados con los
capítulos futuros. Espero encuentre este libro útil, educativo y especialmente divertido!
Examinando detenidamente la electrónica
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
1. ELECTRICIDAD
La única diferencia entre un
rayo y la chispa que se
genera entre su dedo y la
perilla de una puerta en un dia
seco es la cantidad-, ambas son
electricidad.
Benjamín Franklin confirmo esto por
primera vez en su famoso
experimento del papalote.
Aquellos que vuelan un papalote
durante la lluvia, es mejor que
digan "adiós" ya que no es muy
seguro
LLAVE
LAMPARA
DE NEON
Existe una manera clara de "ver" la
electricidad sin la necesidad de ser
lastimado: tome una punta de una
A la p e r illa
lampara de neón, camine a través
de la p u e rta
¿le una alformbra mientras usa
o tu b o de a g u a
zapatos de suela endurecida y
haga tocar la segunda punta de la
lampara con un objeto de mental. La lampara se encenderá (a menos que la
humedad relativa sea muy alta).
¡Por supuesto que usted no puede "ver" la electricidad!, usted verá su efecto a través del aire y la lampara de
Los efectos de la electricidad que se pueden ver son varios. Aquí hay algunos más.
neón.
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
PONIENDO A TRABAJAR A LA ELECTRICIDAD
Toda la materia tiene propiedades eléctricas. Por esta razón muchos científicos de siglos pasados han podido
inventar cientos de aparatos que generan, almacenan, controlan y conmutan la electricidad.
Estos dispositivos han sido combinados para llevarnos dentro de...
y'
Si esta ansioso de
comenzar a trabajar
/
con las partes electrónicas
/ y circuitos, pase directamente
/
al capitulo dos, cuando tenga
/
tiempo, asegúrese de cubrir el
/
resto de este capitulo.
/
Aprenderá algunas realidades básicas
/ acerca de la electricidad ya que le dara
' una base solida para un mayor aprendizaje.
Y encontrara como crear y detectar la
electricidad con los .materiales ordinarios del
hogar.
E~ as paginas
N.
¡puentes usted
n.
' ’
pnprendera como estas
H"es eléctricas operan, y
\.
¿g
prendera como utilizarlas cuando
\
peaje con los circuitos electrónicos.
\
fcr*c... Lamparas, temporizadores,
\
ron cad ores, circuitos de lógica digital,
\
Ib te s de poder, generadores de sonido y
V
■teros otros. ¡Al terminar este libro usted
>
■era identificar y utilizar todos los componentes
ts ra d o s en esta pagina! Estos incluyen
ursñormadores, diodos, resistencias,
Brcensadores, diodos zener, transistores,
Kuadores de voltaje y circuitos integrados
/
...LA ERA
DELA
ELECTRONICA.
“7
V
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
REVISANDO LAS BASES
La electricidad es un ingrediente esencial de la materia.
La mejor manera de comprender la naturaleza de la electricidad es examinar el componente más pequeño de
cada elemento, el átomo.
ATOMO DE LITIO
Este es un átomo de litio. El tercer
átomo mas simple después del
hidrogeno y el hielo, los átomos
de litio tienen tres electrones que
rodean un núcleo de
3 protones y 4 neutrones
los electrones tienen una carga eléctrica negativa,
los protones tienen una carga ecléctica positiva,
los neutrones no tienen una carga eléctrica.
IONES
Normalmente un átomo tiene un numero equivalente
de electrones y protones.
Las cargas se cancelan para no dar al átomo alguna
carga eléctrica neta, es posible desalojar uno o mas
electrones de la mayoría de los átomos, esto provoca
que el átomo tenga una carga positiva neta, entonces
es llamado un Ion positivo, si un electrón disperso se
combina con un átomo normal entonces, el átomo tiene
una carga negativa neta y es llamado Ion negativo.
ELECTRON
EXTRA
ION NEGATIVO
ELECTRON
FALTANTE
ION POSITIVO
ELECTRONES
-
z
Los electrones libres se pueden mover a velocidades
altas a través de los metales, gases y vacío o estos
pueden quedar estacionados en una superficie.
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z
EL ABC DE LA ELECTRONICA
MAS ACERCA DE LOS ELECTRONES LIBRES*
muchos trillones de electrones se pueden estacionar en una superficie o pueden viajar a través del espacio o
materia a velocidades cercanas a la luz. (Aproximadamente 300,000 Kilómetros por segundo)
Z z z
Z
z z
Z
z
z z z zz
Z z
/ z
Z
Z
z z z z ^
JÉ áÜ SK
- =
-Q
-=G
• O
ELECTRONES ESTACIONARIOS
-©
©
^
G
■ = G
--O —
-G
—
©
—
Q
ELECTRONES EN MOVIMIENTO
ELECTRONES EN REPOSO - un grupo de electrones negativos en una superficie causan que esta quede
cargada negativamente. Puesto que los electrones no se mueven, la superficie se puede decir que tiene una
carga electrostática negativa.
ELECTRONES EN MOVIMIENTO - una columna de electrones en movimiento es llamada una corriente eléctrica.
Los electrones estacionados pueden formar rápidamente una corriente eléctrica si son colocados cerca de un
grupo de iones positivos. Los iones Cargados Positivamente atraerán los electrones que rápidamente irán a
llenar los "hoyos" o vacíos dejados por los electrones faltantes.
ELECTRONES PERDIDOS - la fricción mecánica, luz calor o una reacción química pueden remover electrones
de una superficie. Esto causa que la superficie quede cargada positivamente, puesto que los átomos cargados
positivamente están en reposo, se puede decir que la superficie tiene una carga electrostática positiva.
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(
9
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
ELECTRICIDAD ESTÁTICA
Usted genera electricidad estática cada vez que camina a través de una alfombra, jala una cinta de un rollo, se
quita la ropa o seca la ropa en una secadora. Muchas veces usted no se da cuenta hasta que el aire es seco y
la carga estática aparece en forma de una chispa repentina, que salta y destella camino a su nueva casa.
Estas cargas estáticas son generadas por medio de fricción mecánica. En el año 600 ac, un griego, tales de
mlleto experimento con la electricidad estática que era producida cuando el ámbar se talla con la lana.
AM B A R Erase una vez que la savia fluyo de los arboles, y se
endureció en granulos dorados los cuales
eventualmente se quedaron en la tierra caliente,
algunas veces, antes de que se endureciera en
ámbar, la savia pegajosa guardo hojas de plantas
insectos e Incluso gotas de agua!. Una clase de
envoltura natural de plástico, el ámbar se electrifica
facialmente por medio de fricción.
Entonces es capaz de atraer pequeños trozos de
papel.
AMBAR
PEDAZOS
DE PAPEL
HECHO FAMOSO: EL ELECTRON ES LLAMADO
ASI A PARTIR DE LA PALABRA GRIEGA AMBAR!
PLASTICO Y VIDRIO ELECTRIFICADO Pase un peine de plástico a través de su cabello en un día seco y transferirá electrones desde su cabello al
peine. Talle una barra de vidrio con seda o las fibras sintéticas de una brocha de pintar y removerá los electrones
del vidrio. Ambos, el peine cargado negativamente y la barra de vidrio cargado positivamente, como el ámbar
atraeran trozos de papel. Usted puede electrificar o cargar muchos materiales tallándolos con pelo, lana, etc. ¿y
Metal? No, la carga desaparece.
12
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CARGAS IGUALES Y
OPUESTAS ¿como sabemos que el peine y la barra de vidrio tienen cargas opuestas? una regla fundamental de la electricidad
es que cargas iguales se repelen y las cargas opuestas se atraen. Aquí se muestra un experimento que prueba
la regla y contesta a la pregunta:
CUERDA
ATRAEN
UNICEL
SIN CARGA
* UTILICE MATERIAL PARA EMPACAR
DE UNICEL PLASTICO
RECUERDE: CARGAS OPUESTAS SE ATRAEN
CARGAS IGUALES SE REPELEN
= G >
EL ELECTROSCOPIO
d primer instrumento diseñado para detectar y medir electricidad estática fue el electroscopio. Usted puede
ábricar uno fácilmente
SIN CARGA
CARGA MEDIA
CARGA ALTA
-segúrese de que la tira de aluminio doblada este limpia y seca.
Zaando usted toca el alambre con un objeto cargado, a las dos mitades de la tira de aluminio se les dará la
-s m a carga y por lo tanto estas se separaran.
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
CONDUCTORES Y AISLANTES
Usted puede utilizar su electroscopio para probar que los electrones viajan a través de algunos materiales pero
no de otros. fije: ¡pruebe esto en un día seco! Los electrones pueden viajar a través del aire húmedo y la carga
de su electroscopio desaparecerá rápidamente en días húmedos.
Esta demostración le enseña que los electrones pueden viajar a través de algunos materiales pero no de otros.
Los materiales a través de los cuales viajan los electrones son conductores. Los materiales a través de los
cuales los electrones viajan pobremente o no viajan son aislantes.
Conductores incluyen plata, oro. acero, cobre, etc.
Aislantes incluyen vidrio, plástico, goma, madera, etc.
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CORRIENTE ELECTRICA
El conductor - la demostración del aislador ilustra otros dos puntos importantes:
- O
O
G>
1. La corriente eléctrica fluye de una región
de carga de alto potencial a una región de
bajo potencial,
O
2. una carga estática inmóvil fluye a través
de un conductor en forma de una corriente
eléctrica, luego reanuda su carga estática
en las hojas de aluminio del electroscopio.
V S x /
LA RELACION CON EL MAGNETISMO Una corriente que fluye a través de un alambre crea un campo magnético alrededor de el. Usted no puede ver
el campo, pero puede observar el efecto.
ALAMBRE
Oriente una brújula de tal manera que su aguja
apunte a la marca del norte (N).
coloque un alambre de cobre encima y
paralelo a la aguja. Luego conecte una batería
a través del alambre, y la aguja se moverá de
su orientación norte / sur (¡Conecte el alambre
únicamente un instante para prevenir que la
batería se caliente!)
CAMPO
MAGNETICO
MEDICION DE LA CORRIENTE ELECTRICA
El movimiento físico ( o mecánico ) de la aguja
magnética de una brújula en un campo magnético
suministra una manera conveniente para medir la
cantidad de corriente que fluye en un alambre. Esta
es la base del medidor de corriente de bobina móvil
utilizando en el multimetro analógico.
Para proporcionar una sensibilidad alta, el alambre
es enrollado como una bobina.
P. 26
RETORNO A
CERO
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MOVIL
>
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
ELECTRICIDAD DE CORRIENTE DIRECTA
Una corriente eléctrica puede fluir en cualquiera de sus dos direcciones a través de un conductor. Si fluye en
una sola dirección, ya sea estable o en pulsos, se le llama comente directa (c.d.). Es importante especificar la
cantidad y potencia de una corriente directa. Aquí están los términos clave:
• (i) - corriente es la cantidad de electrones que pasan en un punto dado. La unidad de la corriente es el ampere.
Un ampere es de 6,280,000,000,000,000,000 ( 6,28 x 10 18) electrones que pasan por un punto en un segundo.
• Voltaje (v o e) - el voltaje es la presión eléctrica o fuerza. Algunas veces se nombra al voltaje como potencial.
La caída de voltaje es la diferencia de potencial entre dos extremos de un conductor a través del cual la corriente
fluye, Si comparamos la corriente con el agua que fluye a través de una llave, la presión del agua es el voltaje.
• Resistencia (r) - los conductores no son perfectos. Estos se resisten en algún grado al flujo de corriente. La
unidad de la resistencia es el ohm (co) una diferencia de potencial de un volt forzará una corriente de un ampere
a través de una resistencia de un ohm. La resistencia de un conductor es su caída de voltaje dividida por la
corriente que fluye a través del conductor.
• Potencia (p) el trabajo realizado por una corriente eléctrica se le llama potencia. La unidad de potencia es el
watt. La potencia en la corriente directa es el producto del voltaje por la corriente.
• la ley de OHM - Dadas dos cantidades cualquiera de las de arriba, puede encontrar la otra cantidad usando
estas fórmulas conocidas como la ley de Ohm:
V= R X I
l= V / R
R= V/l
P= V x I (O TAMBIEN) P= I2X R
Nos referiremos a la ley de ohm
Mas tarde en este libro...
• Resumiendo - esta es la “analogía del agua”
NIVEL DE AGUA
(POTENCIA)
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UTILIZANDO LA CORRIENTE DIRECTA
Existen varios usos para la electricidad de corriente directa, ningún libro puede describir todas estas. En esta
pagina hay varios diseños de una sola bobina de alambre que puede construir fácilmente con una sección de
3.8 a 7.6 cm de un popote para refresco y al menos 9 cm de alambre de calibre 30. cubierto con laca, asegure la
bobina en un lugar con cinta. Remueva el aislante de las puntas de la bobina con lija de papel fino.
ELECTROMAGNETO
Inserte un clavo de cero en la bobina,
conecte las puntas a una batería de 9
volts, y el clave magnetizará hasta que
desconecte la energía. (Puede quedar)
LIMADURAS
DE ACERO
MOTOR Tal vez no sea su idea de un motor, pero
este elegante aparato califica para la
definición que se da en el diccionario.
Utilice un clavo de peso ligero.
Asegure una punta de la bobina al clavo,
ajuste la altura de la bobina hasta que el
clavo brinque hacia arriba y hacia abajo.
CLAVO
TAREA: EXPLIQUE EN 25 PALABRAS O
MENOS COMO TRABAJA ESTE MOTOR.
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GENERANDO ELECTRICIDAD DE CORRIENTE DIRECTA
Existe un numero sorprendente de maneras para producir corriente directa. Aquí hay algunas:
GENERADORES QUIMICOS Electrolitos son soluciones químicas que contienen varios iones. Por ejemplo disuelva sal de mesa en agua y
la sal se partirá en iones de sodio positivo y iones de cloro negativos. Si se sumergen dos placas de meta
distintas en la solución de sal, los iones positivos se irán hacia una placa y los iones negativos se irán hacia la
otra placa. Si las dos placas son conectadas conjuntamente por un conductor fluirá una corriente a través de la
solución (como iones ) y el conductor (como electrones ). Esta clase de generador es llamada celda húmeda
Las celdas en las cuales el electrolito es absorbido por papel, o las que se forman en una pasta son llamadas
celdas secas. Aquí se muestran algunos generadores químicos que usted puede fabricar. ¡Disfrute!
HOJA DE
SERVILLETA
JUGO DE LIMON
-
ZINCO
MAGNESIO
MAGNESIO
HOJA DE
COBRE
PAPEL SALADO (SERVILLETA
+ AGUA CON SAL)
MONEDA DE COBRE ( + )
Esta bien en papel seco y
Activa con agua...
Conecte dos o más celdas en serie para form ar una batería con un
Voltaje total equivalente a la suma de los voltajes de las celdas.
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GENERADORES ELECTROMAGNÉTICOS Una corriente que fluye a través de un conductor establece un campo magnético alrededor del conductor Es:
efecto opera también a la Inversa, de tal manera que una corriente fluirá en un conductor el cual se mueve
través de un campo magnético.
Usted puede dem ostrar fácilmente la
generación de corriente electromagnética
con una bobina de alambre y un imán
pequeño, (la bobina mostrada en la
pagina 17 opera bien), conecte las puntas
de la bobina a un medidor diseñado para
medir microamperes, inserte un clavo de
acero a través de la bobina y jale el imán
hacia atrás y hacia adelante a lo largo
de la bobina, el medidor indicara pocos
microamperes por cada movimiento.
CLAVO
BOBINA
AL MEDIDOR
POPOTE DE PLASTICO
La polaridad ( dirección ) de la corriente será Inversa con cada movimiento que haga hacia atrás.
¿Desea un generador fabricado?
Solamente gire el eje de un motor pequeño de cd. ¡La
mayoría de estos motores producirán una diferencia
de potencial de varios volts!. Puede adicionar un
propulsor para fabricar un generador.
CLAVO
Generadores termoeléctricos - si la unión de dos
metales distintos se calienta, se producirá una
corriente, un alambre de cobre enrollado alrededor de
la punta de un clavo de acero generara pocos mllivolts
cuando se calienta por la flama de un cerillo, las
uniones como acero y constantan (una aleación de
nlkel y cobre) producirán voltajes mucho mas altos
(este es el efecto seeberck).
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ELECTRICIDAD DE CORRIENTE ALTERNA
Regresemos a la bobina hecha en casa y al "g e n e ra d o r" de imán en la pagina anterior. Cuando se mueve el
imán en una dirección a lo largo de la bobina, los electrones del alambre se mueven en una dirección y se
produce una corriente directa. En el movimiento hacia atrás a menos que el imán sea removido de la bobinala dirección de flujo de la corriente se invierte. Por lo tanto, si el imán se mueve hacia atrás y hacia delante a lo
largo de la bobina, se produce una corriente que alterna en dirección o polaridad. Esta es llamada corriente
alterna. La corriente alterna ( c.a ) es producida usualmente al hacer girar una bobina en un campo magnético.
ESTO ES UNA ONDA SENOIDAL
SAUDADE VOLTAJE
SENOIDAL
MEDICION DE LA ONDA SENOIDAL.
El Voltaje de c.a. Es especificado usualmente en un
valor equivalente al voltaje de c.d. Capaz de realizar el
mismo trabajo, para una onda senoidal este valor es
de 0.707 veces el voltaje pico. Este se llama voltaje
RMS (valor cuadrático medio ). El voltaje pico (o
corriente) es de 1.41 veces del valor RMS.
El voltaje de linea casero se especifica de acuerdo a
su valor RMS. Por lo tanto, el voltaje casero de 120
volts corresponde a un voltaje pico de 120 x 1.41 o
169.2 volts.
PICO
SENOIDAL
PORQUE SE UTILIZA LA C.A. La C.A. es más apropiada que la C.D. Para la transmisión a través de las lineas de energía de larga distancia
Un cable que transporta C..A. Inducirá una corriente en un cable cercano. Este es el principio del transformador.
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MEDICION DE LA C.A. Y C.D.
Usted puede medir fácilmente un voltaje
de C.A. o C.D. Y la corriente con un
instrum ento llam ado m ultím etro. Los
m u ltím e tro s a n a ló g ic o s u tiliz a n un
m edidorde bobina móvil.
Los multímetros digitales son de lectura
con d is p la y . El m u ltím e tro es el
in s tru m e n to in d iv id u a l de p ru e b a
electrónica de mayor importancia.
Multímero analógicos más económico, de alguna
manera menos preciso que los del tipo digital.
Son mejores para observar la tendencia de
c a m b io s le n to s de v o lta je s , c o rrie n te o
resistencia.
%
V
Multímetro digital - de alta presición y de mas fácil
lectura que los tipos analógicos son mejores para
encontrar el valor exacto de un voltaje, corriente o
resistencia.
RESUMEN SOBRE LOS MULTIMETROS ¡ Estos son indispensables!
Incluso si usted solo tiene un interés pasajero debe de considerar la compra de uno porque tiene bastantes
usos en el hogar, en el trabajo y cuando trabaja con aparatos y vehículos motorizados. Si usted piensa en serio
dedicarse a la electrónica, considere el adquirir un multímetro de alta impedancia que tendrá muy poco o ningún
efecto en el dispositivo que esta midiendo. Idealmente, debería tener ambos tipos, tantos el analógico como el
digital.
SEGURIDAD ELECTRICA
La electricidad puede matar!
SI usted desea permanecer por un largo
periodo de tiempo disfrutando de los
experimentos con la electrónica, siempre
manéjela con el respeto que le merece.
Hablaremos nuevamente de seguridad
mas adelante.
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21
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CIRCUITOS ELECTRICOS
Un circuito eléctrico es cualquier diseño que permite que fluya una corriente eléctrica. Un circuito eléctrico
puede ser tan simple como una batería conectada a una lampara o tan complicado como una computadora
digital.
UN CIRCUITO BÁSICO
<0= €>*= O *
FOCO
Este circuito básico consiste de una fuente de corriente
eléctrica ( una batería ), una lampara y dos alambres
de conexión, la parte del circuito que realiza el trabajo
es llamada la carga.
Aquí la carga es la lampara.
En otros circuitos la carga puede ser un motor, un
elemento de calentamiento, un electromagneto, etc.
ALAMBRE
BATERIA
-C3> = < 3 > «C 3> - C 3>
FLUJO DE
ELECTRONES
UN CIRCUITO EN SERIE
Un circuito puede incluir mas de un componente
(interruptor, lampara, motor, etc. ) Un circuito en serie
se fo rm a c u a n d o el flu jo de c o rrie n te pasa
primeramente a través de un componente luego fluye
hacia otro. (Las flechas muestran la dirección del flujo
de electrones).
UN CIRCUITO EN PARALELO
Un circuito en paralelo esta formado
cuando dos o mas componentes están
conectados de tal manera que la corriente
puede fluir a través de un componente sin
tener que pasar a través de otro.
UN CIRCUITO SERIE PARALELO
V a rio s c irc u ito s e lé c tric o s
combinan los circuitos serie y
paralelo. Todos suministran una
trayectoria completa entre el
c i r c u i t o y su f u e n t e de
alimentación
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DIAGRAMAS DE CIRCUITOS Hasta este momento los circuitos eléctricos mostrados en este libro han sido ilustrados en forma pictórica. Las
versiones pictóricas de los circuitos serán utilizadas en varios capítulos próximos. Mas adelante en el libro las
ilustraciones pictóricas serán reemplazadas por diagramas de circuitos. En los diagramas de circuitos pictóricos
la vista de los componentes serán reemplazados por símbolos de componentes.
BATERIA
(B)
0
LAMPARA
(L)
'I
'CORTO" CIRCUITO ELECTRICO Cuando un alambre u otro conductor es colocado a través de las conexiones de un componente, algunas o
todas las corrientes del circuito pueden ponerse en "corto" circuito a través del conductor. Los cortos circuitos
tales como este son usualmente no deseados. Estos pueden causar que las baterías pierdan rápidamente su
capacidad. Y estos pueden causar daño al cableado y los componentes. Los cortos circuitos pueden incluso
causar suficiente calentamiento para quemar el aislamiento de un cable! Precaución. El cuerpo humano conduce
electricidad, por lo tanto si se toca por descuido un circuito eléctrico este puede causar un "corto" circuito. Si el
voltaje y la corriente son suficientemente altos. Usted puede recibir un choque peligroso o incluso letal.
"TIERRA" ELECTRICA Uno de los alambres de la linea de c.a Se conecta a tierra por una barra de metal. Los empaques de metal de
los dispositivos energlzados eléctricamente se conectan este alambre de tierra. Esto evita el peligro de choque
Un alambre sin tierra deberá hacer contacto con el empaque de metal. Sin la conexión a tierra, una persona que
toca el dispositivo mientras se para en la tierra o un suelo mojado puede recibir un choque peligroso. La tierra
también hace referencia al punto de un circuito en voltaje CERO, conectado o no a tierra. Es por esto, que el
lado menos (-) de la batería de los circuitos de arriba y en las paginas siguientes se pueden considerar como
tierra.
►
+ 1- 1/2 V
ESTA ES TIERRA
(Ov) CON RESPECTO
A + 1 1/2 v y - 1 1/2 v
1- 1/2 V
SIMBOLO
DE
TIERRA
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PULSOS, ONDAS, SEÑALES Y RUIDO
La electrónica es el estudio y aplicación de los electrones, su comportamiento y sus efectos. Las aplicaciones
más simples para los electrones son sencillamente en circuitos de ca y de cd en las cuales una corriente es
utilizada para energizar lamparas, electromagnetos, motores, solenoides y dispositivos similares. Lo que lleva
a la electrónica más lejos de estas aplicaciones básicas es la facilidad con la cual el flujo de electrones puede
ser controlado y manipulado.
LAMPARA
INTERRUPTOR
Este sim ple circuito es realm ente el mas usual y que prim ero se m uestra porque puede enviar información
convirtiendo una secuencia planeada por medio de apagados del interruptor en destellos de luz.
ON
OFF
Los destellos de la lampara se pueden presentar por un diagrama como este.
Los patrones de los destellos o pulsos como estos pueden representar información compleja como el habla. O
el habla se puede transformar en variaciones proporcionales en la brillantes de una lampara, aquí se muestra
una manera simple para enviar la voz sobre un rayo de luz reflejada.:
HOJA DE
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PULSOS Un pulso es un flujo de corriente repentino, breve, creciente o decreciente. El pulso ideal debe tener una
elevación y una caída instantánea, pero los pulsos reales no son tan ideales.
PULSO IDEAL
100 %
9 0 % ------------>»[
PULSO REAL
X
^
TIEMPO DE~~
PULSOS
TIPICOS
JNCRFMFNTO
TIEMPO DE CAIDA
"RINGING"
ONDAS
Una onda es una fluctuación periódica de la corriente o voltaje. Las ondas de los componentes pueden tener
una sola polaridad (cd) o ambas ( ca) ( positiva o negativa). Existen varias clases de ondas, aquí se muestran
algunas:
1A A A /
ONDA SINUSOIDAL CA
A
v
A
ONDA SINUSOIDAL CD
/ V
W
ONDA SINUSOIDAL + CD
ONDA SINUSOIDAL DE CA
X
RAM PACD
ONDA DE CA TRIANGULAR
SINUSOIDAL COMPLEJA
VOZ
□
Señales - Una señal es una
forma de onda periódica que transmite información. El proceso que genera la forma de onda se llama modulación
Las señales pueden ser de c.a, c.d o de ca QUE VIAJA EN UN NIVEL DE CD. SU ENEMIGO ES....
+■
Ruido - Todos los
dispositivos electrónicos y circuitos generan pequeñas corrientes eléctricas al azar. Cuando estas corrientes
no son deseadas, se les llama ruido. El ruido se puede introducir también en los circuitos electrónicos por medio
de las ondas electromagnéticas generadas por relámpagos, sistemas de ignición de automobiles, motores
eléctricos y lineas energizadas. Aunque el ruido puede tener niveles de únicamente pocas millonésimas de un
volt o ampere, puede opacar o Igualar fácilmente una señal de bajo nivel.
M V < W W w v y A *V
RUIDO
SEÑAL
=
RUIDO
SEÑAL
RUIDO
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SEÑAL
? ? ?
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2.
COMPONENTES ELECTRONICOS
Existen docenas de familias diferentes de partes y bloques de componentes que, transportan, controlan,
seleccionan, dirigen, conmutan, almacenan, manipulan, replican, modulan y explotan una corriente eléctrica.
Aquellos que utilizan materiales semiconductores son muy, muy importantes y les dedicaremos todo un capitulo
Pero usted encontrara en este capitulo justamente todo lo que debe conocer sobre las partes restantes.
ALAMBRE Y CABLE
Son utilizados para conducir una corriente eléctrica. La mayoría de los alambres están fabricados de un metal
de baja resistencia como el cobre. El alambre solido es un conductor individual, el alambre trenzado se tuerce
dos o mas veces, o pueden ser conductores trenzados sin cubierta. La mayor parte del alambre esta protegido
por una cubierta de aislante de plástico, goma o laca. El alambre que ha sido estañado es mas fácil de soldar.
ESPECIFICACIONES PARA CABLE DE COBRE SIN AISLANTE
CALIBRE
DIAMETRO
(mm.)
KG/KM
11,64
CM/OHM
632,46
16
1,29
18
1,02
7,313
397,51
20
0,812
4,600
250,19
22
0,643
2,895
157,3784
44
0,511
1,820
98,9584
26
0,404
1,145
62,23
28
0,320
0,7198
39,1414
30
0,254
0,4531
24,6126
Los cables tienen uno o mas conductores y mayor aislante que el alambre ordinario. El cable coaxial puede
conducir señales de alta frecuencia (como la televisión).
+-
¡precaución! Siempre utilice alambre nominal para la cantidad de corriente que va a conducir. Si un alambre
esta demasiado caliente al tacto, esta conduciendo demasiada corriente. Utilice un alambre de mayor
calibre o reduzca la corriente. O si no......
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SWITCHES
Los interruptores mecánicos permiten o interrumpen el flujo de corriente. Aunque estos también pueden ser
usados para dirigir la corriente a varios puntos.
INTERRUPTOR DE CUCHILLA BASICA -
EL INTERRUPTOR MAS S IM P ÍE .....
_
-o ^ o
-o— -o VARIOS SIMBOLOS '
,D E INTERRUPTORES.
„
-c r^ o
^
-O
T>~
Este es llamado un interruptor 1p1t ( un polo-1 tiro).
*
INTERRUPTORES DE CONTACTO MULTIPLE -
Aquí se muestran los símbolos de la mayoría de ellos.
1P2T -
c ^ °
2P2T -
-crl^co
-----------
2P1T -
0^0 (La linea punteada significa que ambos lados se mueve juntos) 1p2t - un polo - dos tiros 2p1t- dos polos - un tiro
2p2t - dos polos - dos tiros
OTROS INTERRUPTORES
De botón. Usualmente spst, normalmente abierto (na) o normalmente cerrado (nc).
CON RESO RTE
NA -
-----------0
O
R otatorios. Con un polo y dos o m as contactos. Se pueden e ncontrar m uchas variedade s disponib les en
m ercado.
Mercurio. El interruptor se cierra con una gota de mercurio. Este switch es sensible a la posición.
Otros. Se pueden encontrar otras clases de interruptores como el de palanca, de arco, de brazo, deslizable,
oprimir push on y push off, e iluminado.
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Relevadores
Un relevador es un interruptor electrom agnético.Una pequeña corriente fluye a través de una bobina en
el relevador creando un cam po m agnético que em puja un contacto del interruptor cerrándolo o lo aleja
de otro abriéndolo.
CONTACTOS
•f
símbolo del relevador -
Los contactos pueden estar disponibles en arreglos 1p1t, 1p2t, 2p1t, 2p2t y algunas otras funciones del interruptor
(como tiempo).
-o
-o
>*-
reed switch
Es un par de contactos constituido por dos tiras magnéticas planas, puestas dentro de un pequeño tubo de
vidrio. Un campo magnético cerrara los contactos. Esto hace posible un relevador spst muy simple.
CONTACTOS DEL INTERRUPTOR
3 l.
IMAN
INTERRUPTOR
MAGNETICO
MEDIDOR DE BOBINA MOVIL
Una bobina con una aguja puesta entre los.
extremos de un Imán de herradura rotara cuando
circule una corriente, este es el principio del
medidor de bobina móvil.
ACERO
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Micrófonos y bocinas
Un micrófono convierte las ondas sonoras a variaciones de una corriente eléctrica.
Las ondas sonoras son primeramente convertidas en movimientos hacia atrás y hacia delante en una laminilla
o película flexible llamada diafragma. Entonces estas variaciones causan una corriente eléctrica por medio de
los siguientes métodos:
Carbón - el movimiento del diafragma hace que varíe la presión contra los granulos de carbón de la capsula.
Esto provoca cambios proporcionales en la resistencia de la capsula.
Dinámico - una bobina pequeña se mueve a través de un campo magnético respondiendo al movimiento del
diafragma. Esto causa la generación de una salida de corriente proporcional al movimiento.
De capacitor - el movimiento del diafragma altera la distancia entre dos placas de metal. El resultado es una
variación proporcional de capacitancia de las placas.
De cristal - una tableta de material piezo eléctrico (que produce voltaje cuando es doblada por la presión de las
ondas sonoras) forma el diafragma, o esta ligado mecánicamente al diafragma.
Una bocina convierte las variaciones de un corriente o voltaje en ondas sonoras. Las dos bocinas mas comunes
son:
Magnéticas - similares en principio a un micrófono dinámico. De hecho, una bocina magnética se puede utilizar
como un micrófono.
De cristal - similares en principio a un micrófono de cristal. De hecho, una bocina de cristal se puede utilizar
como un micrófono.
IMAN
CONO DE
PAPEL
BOBINA MOVIL
DE VOZ
DIAFRAGMA
BOCINA MAGNETICA
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RESISTENCIAS
Las resistencias pueden encontrarse en muchos tamaños y formas, y todas estas pueden realizar el mismo
trabajo: Limitar la corriente. Esto se explicara a fondo mas adelante. Primeramente, veamos como se fabrica
una resistencia típica:
CORRIENTE
SALIENTE
"Carbón" es justamente una manera elegante de describir la mezcla de carbón energizado unida una superficie
con pegamento. Esta clase de resistencia es fácil de fabricar. Y su valor de resistencia puede variar de una
unidad a la próxima simplemente cambiando relación de los granulos de carbón a unir. Entre mas concentración
de carbón haya esta unidad proporcionara menos resistencia.
•F
FABRIQUE USTED MISMO UNA RESISTENCIA -
Usted puede fabricar una resistencia dibujando una linea con un lápiz de punto suave en una hoja de papel.
Mida la resistencia de la linea o puntos a lo largo tocando con las puntas de un multlmetro en la escala de
resistencia mas alta. La resistencia de una sola linea puede ser muy alta al medirla. Si así es, pase el lápiz
sobre la linea una docena de veces mas (o mas veces). Aquí se muestra la lectura que tome:
LIN E A D EL LAP IZ
(3 °)
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CODIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS Observa las banditas de colores de esta resistencia?. En realidad estas hacen de cierta manera que la
resistencia se vea bonita. Pero estas tienen un proposito que va mas alia: Estas bandas que decoran indican el
valor de resistencia de la misma.
Aquí se muestra el código para interpretar los colores.
B A N D A S D E L C O D IG O DE C O L O R E S
C O LO R
3 (M U L T IP L IC A D O R )
NEGRO
0
0
1
C A FE
1
1
10
R O JO
2
2
100
N A R A N JA
3
3
1,000
A M A R IL L O
4
4
10,000
VERDE
5
5
100,000
AZUL
6
6
1 ,000,0 00
V IO L E T A
7
7
-
G R IS
8
8
B LA N C O
9
9
NOTA: ALGUNAS
VECES EXISTE UNA
CUARTA BANDA:
INDICA LA
TOLERANCIA* DE LA
RESISTENCIA: ORO
= +_5% PLATA = íl1 0
% NINGUNA = + 20 %
-
Se ve complicado la primera vez. Pero usted aprenderá a utilizarlo rápidamente: Por ejemplo ¿cual es el valor
de resistencia en la cual se tienen colores amarillo, violeta y rojo?. Amarillo es el primer color así que el primer
número es 4. Violeta es el segundo color así que el segundo número es 7, y el tercer color es rojo, el multiplicador
es 100. Por lo tanto, la resistencia es 47 x 100 o 4700 ohms. Sin color en la cuarta banda significa que la
resistencia es de 4700 +20 %. E I 20 % de 4700 es 940. Así que el valor real estara entre 3760 y 5640 ohms.
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>f
SUSTITUCION DE RESISTENCIAS -
¿Que pasaría si necesita una resistencia de 6700 ohms pero solamente puede encontrar una de 6800 ohms?.
Por lo general puede utilizar cualquier valor dentro de ±10% a ±20% del valor requerido pues harán la
misma función. Si un circuito en particular requiere de mas exactitud le avisare. Por supuesto que usted
puede construir resistencias a su gusto conectado dos o mas resistencias en serie o en paralelo. Pero
hablaremos de esto mas adelante.
•f
ADVERTENCIAS SOBRE LA SUSTITUCION DE RESISTENCIAS -
¡ Las resistencias que conducen bastante corriente se pueden calentar mucho! Por lo tanto, siempre utilice
resistencias que tengan la capacidad de potencia apropiada. Si el proyecto que esta fabricando no especifica
la capacidad de potencia para sus resistencias, generalmente se pueden utilizar unidades de 1/4 o 1/2 watt.
existen algunas abreviaciones que vera frecuentemente en las resistencias. Las resistencias pueden tener
un sufijo k o m. Como 47k o 10m. La k significa kilo, que viene de la palabra griega para indicar 1,000. Por
lo tanto, 47k significa 47x1 000 o 47000.
M es la abreviación para meaaohm o 1 000 000 ohms. Por lo tanto una resistencia de 1 m tiene 1x1 000 000
o 1 000 000 ohms. Resumiendo...
K= x 1 000 (47k= 47 x 1 000 = 47,000 ohms)
M= x 1 000 000 ( 2,2 m = 2,2 x 1 000 000 = 2 200 000 ohms)
•f
OTROS TIPOS DE RESISTENCIAS -
La resistencia hecha de carbón es solamente una de tantas clases diferentes de resistencias. Aquí se mencionan
otras:
Resistencias de película metálica. Varias clases de resistencias utilizan una película delgada de metal o una
mezcla de partículas de metal para lograr resistencias diferentes.
Resistencias de película de carbón. Estas están fabricadas depositando una película de carbón dentro de un
cilindro pequeño de cerámica. Un corte en espiral ranurado dentro de la película controla la longitud de carbón
entre las puntas, así como el valor de la resistencia.
Resistencia de alambre devanado. Estas consisten de una forma tubular envueltas con devanados de alambre
de resistencia. Estas tiene una gran exactitud y pueden soportar bastante calor.
Fotoreslstencia. También en llamadas fotoceldas. Fabricadas de un material sensible a la luz como el sulfuro de
cadmio. Al incrementar el nivel de luz disminuye la resistencia. Esto se vera mas adelante.
Termistor. Es una resistencia sensible a la temperatura. Al incrementar la temperatura disminuye la resistencia
(En la mayoría de los casos).
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•f RESISTENCIAS VARIABLES frecuentemente es necesario cambiar el valor de resistencia.
Las resistencias variables son llamadas potenciómetro. Estos se utilizan para alterar el volumen de un radio,
cambiar la brillantes de una lampara, ajustar la calibración de un medidor, etc. Los preset son potenciómetros
equipados con una pequeña perilla giratoria de plástico o con una ranura para un desarmador plano. Estos
están diseñados para ajustes ocasionales.
+
SIMBOLOS DE RESISTENCIAS:
AYA
t
Resistencia Fija
Potencióm etro
Term istor
Como se usan las resistencias
+
CIRCUITO EN SERIE
Las resistencias en serie se conectan como se muestra aquí:
R1
La resistencia total es simplemente
la suma de las resistencias individuales.
(((T
R,
Rt=R1+R2
R2
<m
+ CIRCUITO EN PARALELO Las resistencias en paralelo se conectan como se muestra aquí:
La resistencia total es el producto de las dos resistencias dividas por su suma.
Para tres o mas resistencias en paralelo, busque su calculadora porque...
1
Rt=
j
_
j
_
R1XR2
j_
R.
R1 + R2 + R2...etc.
R1
R2
Rt =
R1+R2
Y
Y
DIVISOR DE VOLTAJE ¡ este es super importante!. V es determinado por la relación de R1 y R2, aquí esta la formula.
out
/
R2 \
V o =V in ( — —— )
\ R 1+R 2/
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CAPACITORES
Existen varias clases de capacitores, pero todos estos realizan las m ism a función: Alm acenan electrones.
El capacitor m as sim ple esta com puesto de dos conductores separados por un m aterial aislante llam ado
dieléctrico. Así.
PLACAS
El dieléctrico puede ser de papel, película de plástico, mica, vidrio, cerámica, aire, o vacío. Las placas pueden
ser discos de aluminio, película de aluminio o de una película delgada de metal aplicada a los lados contrarios
de un dieléctrico solido. El sandwich conductor- dieléctrico- conductor se puede enrollar dentro de un cilindro o
dejarse en una oblea plana. Se verán mas de estos tipos adelante.
Como fabricar un capacitor
Usted puede fabricar un capacitor con dos hojas de película de aluminio y una hoja de papel encerado. Doble el
papel alrededor de una hoja fina de aluminio y apile las hojas así:
LUEGO DOBLE LA HOJA
HOJA DE METAL
HOJA DE METAL
HOJA DE METAL
PAPEL DOBLADO
¡Asegúrese de que las hojas de metal no entren en contacto! Presione las terminales de una batería de 9 volts
con los extremos de las hojas de metal. Luego toque con las puntas de un multimetro de alta impedancla las
hojas de metal. El medidor indicara un pequeño voltaje por pocos segundos. Luego el voltaje caera a cero.
•f
CARGANDO UN CAPACITOR -
El lado negativo de nuestro capacitor hecho en casa se carga con electrones casi inmediatamente. Puesto que
las resistencias limitan la corriente usted puede disminuir el tiempo de carga colocando una resistencia
entre el capacitor y una batería de 9 volts:
Aquí se
muestra una
gráfica del
tiempo de carga.
DESCARGANDO UN CAPACITOR - los electrones de un capacitor cargado se disiparan gradualmente a
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través del dieléctrico hasta que ambas placas obtengan una carga igual. El capacitor esta entonces descargado.
El capacitor se puede descargar rápidamente conectando entre si sus placas. O puede ser de descargado
mas lentamente conectando una resistencia a través de este:
Aquí se muestra
una gráfica del
tiempo de
descarga:
R
•f
^
Q£
o
\
\
-----------^
TIEMPO
ESPECIFICACIONES DE LOS CAPACITORES - la habilidad para almacenar electrones es conocida como
capacitancia. La capacitancia esta medida en faradios. Un capacitor de 1 faradio conectado a una fuente
de 1 volt almacenara 6 280 000 000 000 000 000 (6,28 x 10 1S) electrones!. La mayoría de los condensadores
tienen valores muchos mas pequeños. Los condensadores mas pequeños tienen unidades de picofaradios
(trillonesima parte de un faradio ) y los condensadores mas grandes tienen unidades de microfaradios
( millonésima parte de un faradio). Resumiendo:
1 faradio = 1f
1 microfaradio =1 p f = 1 x 10'6 f = 0,000 0001 f
1 picofaradio = 1pf = 1 x 10 12 f = 0,000 000 000 001 f
SU STITU C IO N DE C A P A C ITO R E S - el valor de capacitancia para la m ayoría de los capacitores
puede ser de 5 a 100 % diferente de va lo r real. Por lo tanto pueden sustituirse con frecuencia valores
cercanos para un va lor especificado. Sin em bargo, ¡asegurece de utilizar un capacitor con la capacidad de
voltaje m áxim o esperado!.
PRECAUCIONES EN LA SUSTITUCION DE UN CAPACITOR - Debe
asegurarse de que el capacitor que planea utilizar cumpla o exceda la
capacidad de voltaje requerido. De otra manera su dieléctrico puede
ser dañado por la carga almacenada. El valor del voltaje esta
usualmente impreso en el capacitor. V significa volts. Wv significa el
voltaje de operación (working voltaje, es lo mismo).
10V-
- PLACAS
MOVILES
*
PLACA MOVIL
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■DESARMADOR
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TIPOS DE CAPACITORES
Los capacitores están usualmente catalogados de acuerdo a su dieléctrico. Por esto usted vera nombres
referidos a cerámica, mica, poliestireno, poliéster y muchos otros. Todos estos son capacitores de valores
fijos. Algunos capacitores tienen capacidad variable y una clase especial de capacitores fijos tiene mucha
mas capacidad que otros capacitores, aquí se mencionan algunos.
Capacitores variables. Estos usualmente tienen una o mas placas fijas y una o mas placas movibles.
La capacitancia se varia al hacer girar una barra unida a un lado de las placas movibles.
Este tipo es usado para sintonizar los receptores y transmisores de radio. El dieléctrico es usualmente el aire
Este tipo es usado para afinar osciladores como aquellos que se utilizan en los relojes digitales. Estos
capacitores normalmente son pequeños.
CONDENSADORES ELECTROLITICOS Son los únicos que están formados de una capa delgada de oxido sobre aluminio o tantalio. La hoja de oxido es
el dieléctrico. Este es el de mayor capacitancia que todos los que no son de este tipo. Las unidades de tantalio
tienen mayor capacitancia por volumen y mayor vida que los electrolíticos de aluminio. Pero son mas costosos
La mayor parte de los electrolíticos son polarizados.
Estos se deben conectar en un circuito con su polaridad apropiada.
La terminal positiva debe ir
Al punto positivo.
104
PELIGRO !
\
L
2.2pF
\
y
Símbolos de los capacitores
H (CAPACITOR
FIJO
CAPACITOR
FIJO POLARIZADO
CAPACITOR
VARIABLE
¡ PRECAUCION! Los capacitores pueden almacenar una carga por un tiempo considerablemente grande
después de que estos han sido apagados. ¡ Esta carga puede ser peligrosa!. ¡Una carga grande electrolítica
de únicamente 5 o 10 volts pueden derretir la punta de un desarmador colocado a través de sus terminales!.
¡Los capacitores de alto voltaje como aquellos utilizados en los aparatos de tv y unidades como el flash de
una camara fotográfica pueden almacenar una carga letal!. Nunca toque las terminales de tales capacitores.
¡Ya que usted puede ser enviado al otro lado de la habitación!.
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Como se utilizan los capacitores
+- CIRCUITO EN SERIE - frecuentemente los capacitores se conectan en serie como se muestra:
La capacitancia total es el producto de las dos capacitancias divididas entre la suma.
¿Cómo calculo para tres o mas capacitores en serie?
+- CIRCUITO EN PARALELO - los capacitores en paralelo se conectan como se muestra aquí:
La capacitancia total es la suma de las capacitancias individuales.
4- Y MAS - existen otras maneras variadas para usar los capacitores, algunos de los cuales son mostrados
enseguida...
CT=
C1XC2
C1+C2
S ER IE
APLICACIONES DE LAS RESISTENCIAS Y LOS CAPACITORES
Las resistencias y los capacitores son los ingredientes clave de muchos circuitos electrónicos. Aquí se
explican las razones:
+
FILTRO DE UNA FUENTE DE PODER - un capacitor suavizara (filtrara) los pulsos de voltaje, los convertirá
en una corriente continua (c.c.) estable en una fuente de poder.
+ VOLTAJE
+ r
1
CORRIENTE ALTERNA
(C.A.)
+
DE SALIDA
FILTRADO (CD)
- TIERRA
RECTIFICADOR
ELIMINADOR DE PICOS -
Los circuitos lógicos digitales, los cuales veremos mas adelante, pueden utilizar mucha corriente al apagarencender o viceversa. Esto puede causar reducciones cortas pero substanciales en la energía aplicada a
los circuitos cercanos. Estos picos de energía ( o también son llamados impulsos eléctricos transitorios)
pueden ser eliminados colocando un capacitor pequeño (0,1 micro faradio) a través de las terminales de
alimentación de un circuito lógico
NIVEL DE VOLTAJE
SIN CAPACITOR
...... i
Y
SH
-
c
PICO-
Y
NIVEL DE VOLTAJE
CON CAPACITOR
'i
CIRCUITO
LOGICO
El capacitor actúa como una Batería miniatura que
suministra Energía durante el pico.
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+
FILTRO SELECTIVO DE C.A-C.C. -
Con frecuencia una señal eléctrica acom pañara a una señal de c.c. Estable. Por ejemplo, la señal de un
sistem a de com unicaciones de onda corta se puede observar como esta cuando es de noche:
Pero la luz del sol causa a esto:
" CONVERGENCIA CD ESTABLE
CAUSADA POR LA LUZ DEL SOL
Un capacitor dejara pasar la señal fluctuante de ca y bloqueara completamente el nivel de estable de c.c.
+
CIRCUITO R-C: Dos circuitos que combinan una resistencia (r) y un capacitor (c) son muy importantes,
estos son, el integrador y el diferenciador. Ambos circuitos son utilizados para dar otra forma a un flujo
entrante de ondas o pulsos.
El producto de r y c en estos circuitos es llamado la constante de tiempo re. Paras los circuitos mostrados abajo,
la constante de tiempo re (en segundos) es al menos 10 veces el intervalo entre los ciclos o pulsos entrantes.
1 integrador. Aquí se muestra un integrador re básico:
+
ENTRADA
O—
—
—
r ~ i
CEDR
Si se aumenta la velocidad de la entrada de pulsos, las formas de onda de salida (frecuentemente llamadas
diente de sierra) no alcanzara su altura total (amplitud). Es fácil diseñar un amplificador que ignore ondas de
una amplitud menor a una deseada por eso, el integrador puede funcionar como filtro que únicamente pasa
las señales bajas a cierta frecuencia.
2 diferenciador. Aquí se muestra un diferenciados básico:
Este circuito produce ondas de salida simétricas con picos definidos positivos y negativos. Es utilizado
para producir generadores de pulso angosto para receptores de tv y para disparar circuitos lógicos
digitales.
+
MAS ACERCA DEL RC - Vara frecuentemente referencias de la constante de tiempo re en un circuito. Es
el tiempo en segundos de carga o descarga de un capacitor que va a hasta el 63.3% del cambio en la
carga.
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BOBINAS
Los electrones que se mueven a través de un alambre provocan un campo electromaanétlcr. que rcoea e
alambre. Como usted sabe del capitulo 1, al pasar la corriente a través de un alambre que ha sido enrcrt acc
como bobina (p. 15) crea un campo aun mayor. Este campo hace posible que los solenoldes, motores y bobinas
electromagnéticas tengan otras funciones Importantes, ademas:
1. Las bobinas openen resistencia a cambios rápidos en el flujo de corriente que pasa a través de ellas, mientras
que dejan pasar libremente corriente de c.c. Estables, aquí se muestran algunos ejemplos:
ENTRADA
SENOIDAL LENTA
w
SENOIDAL RAPIDA
J U w
BOBINA
-^innnrw
v
w
ONDA CUADRA LENTA
-o rc o r^
-
- ' T
-
O
T
^
ONDA CUADRADA RAPIDA
Algunas veces una bobina producirá una resonancia en una onda cuadrada que pasa a través de esta. Esto
puede suceder cuando la resistencia de la trayectoria externa que conecta a las terminales de la bobina es alta.
ONDA CUADRADA
ESTO ES CAMPANEO
1. La energía de un campo alrededor de un devanado puede ser inducida (transferida) a un segundo devanado
cercano. Este es el principio del transformador:
v / Y / V
v
ENTRADA
/ W
SALIDA
El lado de la entrada del transformador se llama primario. El lado de la salida es llamado secundario.
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+
TIPOS DE BOBINAS-
Existen varios tipos diferentes de bobinas. Aquí se muestran algunas de estas:
BOBINA DE SINTONIZACION. Los radios utilizan varias bobinas para ayudar a seleccionar una señal deseada.
Las bobinas de sintonía tienen derivaciones o un núcleo móvil de tal manera que su inductancia pueda cambiar
al moverse, de aquí que la frecuencia de resonancia, se pueda cambiar.
TORNILLO DE
AJUSTE DEL NUCLEO
TERMINALES
DEVANADO
BOBINA DE ANTENA. Los radios utilizan frecuentemente una bobina de sintonización para captar las señales
de radio.
NUCLEO DE FERRITA
(FORMA DE BARRA)
BOBINA
PUNTAS
BOBINA DE REACTANCIA. Utilizada en varios circuitos para limitar o suprimir las fluctuaciones de las señales
mientras pasan una corriente estable. Las bobinas de reactancia están disponibles en varias formas y tamaños
DE CONEXION
TRANSFORMADOR. Son muy importantes por ese les dedicaremos una sección completa.
APLICACIONES DE LAS BOBINAS A dicionalm ente de las ya descritas, las bobinas se utilizan en filtros que pasan selectivam ente frecuencias
especificas.
+
¡PRECAUCION! Un pulso de alto voltaje se puede producir en una bobina de reactancia. Cuando la corriente
que fluye a través de esta es Interrumpida. ¡ Tenga cuidado!
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TRANSFORMADORES
Los transformadores son una de las principales clases de bobinas, tienen dos o mas devanados
usualmente envueltos en un núcleo común fabricado de hojas de acero laminadas. Aquí se muestra un
transformador simple:
SECUNDARIO
PRIMARIO
NUCLEO
LAMINADO
Si la corriente que fluye a través del devanado primario varia (c.a.), sera inducida una corriente al devanado
secundario. Una corriente de c.c. Estable no sera transferida de un devanado a otro.
+
COMO FUNCIONAN ESTOS - los transformadores tienen la habilidad de transformar voltaje y corriente a
niveles mayores o menores. Por supuesto, estos no, producen energía de la nada. Por eso, si un transformador
amplia el voltaje de una señal, reduce su corriente. Y si reduce voltaje de una señal, aumenta su corriente.
En otras palabras... ¡La energía que fluye desde un transformador no puede exceder la energía de entrada!.
+
RELACION DE VUELTAS - la relación de vueltas del primario al secundario determina la capacidad de
voltaje del transformador...
R elación 1:1
el vo lta je y la co rrie n te en el p rim ario son tra n sfe rid o s sin a lte ra cio n e s al
secu n d a rio . L la m a do fre c u e n te m e n te tra n s fo rm a d o r de a islam iento.
A M P LIFIC A R
Elevador
el voltaje se incrementa por la relación de vueltas. Así que una relación de vueltas
de 1: 5 aumentara de 5 volts en el primarlo a 25 volts en el secundarlo.
R E D U C C IO N
Reductor
el voltaje se reduce por la relación de vueltas. Así que una relación de vueltas
de 5: 1 disminuirá de 25 volts en el primarlo a 5 volts en el secundario.
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•f
TIPOS DE TRANSFORMADORES Y APLICACIONES -
Aquí se muestran
Algunos tipos de transformadores:
NUCLEO DE
FERRITA
AISLAMIENTO ESTANDAR 1:1
EMBOBINADO
BOBINA —
Utilizado para aislar
diferentes partes de un
c irc u ito y para
p r o p o r c i o n a r
protección contra un
choque eléctrico.
Conversión de potencia
Transformador de potencia utilizado usualmente
para reducir el voltaje de la linea de alimentación
a un nivel apropiado.
ALTO VOLTAJE
Bobina de ignición automotriz.
BOBINA DE
IGNICION
AUTOMOTRIZ
Utilizado para producir las
chispas de ignición de
m o t o r e s de g a s o l i n a .
También se utilizan para
energizar de ios cinescopios
de los televisores, algunos
lasers, luces de neón etc.
AUDIO
Derivaciones
primario y
secundario
Utilizado para igualar la
i m p e d a n c i a * d e un
a m p lific a d o r para
micrófono, bocinas u otros
dispositivos.
* Oposición al flujo de corriente alterna.
NOTA: LAS PUNTAS DE LOS TRANSFORMADORES ESTAN ALGUNAS VECES CODIFICADAS POR
COLORES.
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3. SEMICONDUCTORES
Los componentes electrónicos mas importantes y excitantes son los que se fabrican de cristales y se les llama
semiconductores. Dependiendo de ciertas condiciones, un semiconductor puede actuar como un conductor o
un aislador.
SILICIO
Existen varios m ateriales sem iconductores diferentes, pero el silicio - el principal in g re d ie n te de la
arena de m ar - es el mas popular.
Una átomo de silicio solo tiene cuatro electrones en su
capa exterior, seria ideal que tuviera ocho, sin embargo,
un átomo de silicio se enlazara hasta con cuatro de
sus vecinos para compartir electrones:
ATOMO DE SILICIO
ELECTRONES
CAPAS
Un grupo de átomos de silicio compartiendo electrones
externos y forman una composición regular llamada cristal.
Esta es la vista magnificada de un cristal de silicio. Por
Simplicidad, únicamente son mostrados los electrones
externos de cada átomo.
¡El silicio forma el 27,7% de la composición de la CORTEZA terrestre! Únicamente el oxigeno tiene mayor
presencia. El silicio nunca se encuentra en su estado puro. Cuando se purifica, es de color gris obscuro.
El silicio y el diamante
c o m p a r t e n la m i s m a
estructura de cristal y otras
propiedades. Solo que el
silicio no es transparente.
SEM ILLA DE CRISTAL
El silicio se puede cultivar en
grandes cristales, el cual se
corta en tabletas para fabricar
partes electrónicas.
FUNDENTE
SILICIO
DERRETIDO
1300°C
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+
RECETAS DE SILICIO -
EL SILICIO PURO NO ES MUY USUAL
BORO
POR ESTO DE LOS FABRICANTES DE SILICIO
CONDIM ENTAN SUS RECETAS DE SILICIO CON
UNA PIZCA DE FOSFORO, BORO U OTRAS
ESPECIES. ESTO SE LLAM A DOPADO DEL
SILICIO. CUANDO CRECE Y SE CONVIERTE
EN CRISTALES. EL SILICIO DOPADO TIENE
PRO PIEDADES ELEC TRO NIC AS MUY UTILES!.
SILICON
*
BARRA DE SILICIO CONDIMENTADO CON P & N -
El boro, el fosforo y otros átomos se pueden unir con los átomos de silicio para formar cristales. ¡Aquí esta el
truco! : Un átomo de boro tienen únicamente tres electrones en su capa exterior. Y un átomo de fosforo
tiene cinco electrones en su capa exterior. El silicio con electrones de fosforo extras es llamado silicio del
tlpo-n (n=negativo). El silicio con átomos de boro y electrones deficientes es llamado silicio del tipo-p
(p=positivo).
° i°
-o o
co.
; co
SILICIO DEL TIPO-P Un átom o de boro en un grupo de átom os de silicio
deja una abertura de electrón vacante llamado
"hueco". Es posible que un electrón de un átomo
cercano "caiga" dentro de este hueco. Por lo tanto,
el hueco se ha movido a una nueva ubicación.
Recuerde que los huecos se pueden m over a
través del silicio (así com o las burbujas se mueven
a través del agua).
SILICIO DEL T IP O -P Un átomo de boro en un grupo de átomos de silicio
dona un electrón extra. Este electrón extra se puede
mover a través del cristal con facilidad. En otras
palabras, el silicio del tipo-p puede portar una corriente
eléctrica. Así los huecos del silicio tipo-p "portan" la
corriente
ELECTRON EXTRA
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0.0
;.' C O .
EL A B C D E LA ELECTRON'ICA
EL DIODO
Ambos silicios del tipo-p y tipo-n conducen electricidad. La resistencia de ambos tipos es determinada por la
proporción de los huecos o electrones excedentes. Por esto ambos tipos pueden operar como resistencias. Y
estos conducirán electricidad en cualquier dirección.
¡Poniendo algo de silicio tipo-p en un trozo de silicio tipo-n, los electrones fluirán a través del silicio en una única
dirección!. Este es principio del diodo. La interfaz p-n es llamada unión pn.
COMO FUNCIONA EL DIODO - aquí se explica brevemente como conduce electricidad un diodo en una única
dirección (EN SENTIDO DIRECTO) mientras bloquea el flujo de corriente en dirección opuesta (inversa).
POLARIZACION EN SENTIDO DIRECTO
POLARIZACION EN SENTIDO INVERSO
1#\
_
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FLUJO DEL ELECTRON
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GP B a te r ía
o
H <3-
SIN FLUJO DE CORRIENTE
FLUJO DEL HOYO
Aquí la carga de una batería rechaza los huecos
y los electrones hacia la unión. Si el voltaje
excede 0,6 volts (silicio), entonces los electrones
cruzaran la unión y se combinaran con los
huecos, y fluirá una corriente.
Aquí la carga de la batería atrae orificios y
electrones de la unión. Por esto, no puede fluir
la corriente.
UN DIODO TIPICOLos diodos son comúnmente encapsulados en
pequeños cilindros de vidrio. Una banda obscura marca
la terminal del cátodo. La terminal opuesta es el ánodo.
La corriente fluye cuando el ánodo es mas positivo
que el cátodo.
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•f
OPERACION DEL DIODO -
Usted ya esta enterado que el diodo es como una válvula electrónica ce - _a . a Es importante comprender
algunos aspectos adicionales de la operación del diodo. Aquí se mencionan algunas claves:
1. Un diodo no conducirá hasta que el voltaje en sentido directo alcanza d e rio punto ce umbral. El voltaje para
los diodos de silicio es de aproximadamente 0,6 volts.
o
o
( TP^
l'S
-0
a
5
/
)
o
-CxjE
o
2. ¡Si la corriente directa es excesiva, el chip
semiconductor se puede quebrar o derretir! Y se pueden
separar los contactos. Si el chip se derrite, el diodo puede
conducir repentinamente en ambas direcciones. ¡El
calentamiento resultante puede vaporizar el chip!.
3. Demasiado voltaje inverso causara que el diodo
conduzca en la dirección equivocada. Ya que este voltaje
es alto, el incremento repentino de la corriente puede
dañar al diodo.
RESUMIENDO LA OPERACION DEL DIODO Esta gráfica resume la operación del diodo. (Esta es una
aproximación).
V = VOLTAJE EN SENTIDO INVERSO
VR= VOLTAJE EN SENTIDO DIRECTO
lF = CORRIENTE EN SENTIDO INVERSO
I* = CORRIENTE EN SENTIDO DIRECTO
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V'
x-v
'
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□
TIPOS DE DIODOS -
Se pueden conseguir muchas clases diferentes de diodos. Aquí se muestran algunos tipos:
Pequeña señal
□
RECTIFICADOR DE POTENCIA
Los diodos de pequeña señal son utilizados para
transformar corriente baja de c.a. a c.c., detectar señales
de radio (modulación), multiplicar voltaje, realizar lógica,
absorber picos de voltaje, etc.
Funciona igual que los diodos de pequeña señal, los
rectificadores de potencia pueden controlar mucha
m as corriente. Estos se fa brican en grandes
encapsulados de metal que disipan el EXCESO DE
calor. Y son utilizados principalm ente en fuentes de
poder.
El diodo zener en diseñado para tener un voltaje especifico
de ruptura inverso (conducción). Esto significa que los
diodos zener pueden operar como interruptores
sensibles al voltaje. Existen diodos zener disponibles
que tienen voltajes de ruptura (vz) que van desde
aproximadamente 2 volts hasta 200 volts.
□
EMISION DE LUZ
□
FOTODIODO
T o d o s lo s d i o d o s e m i t e n a l g u n a r a d i a c i ó n
electrom agnética cuando se polarizan directam ente.
Los diodos fabricados de ciertos sem iconductores
(co m o fo s fo ro de a rs é n ic o de g a lio ) e m iten
considerablem ente mas radiación que los diodos de
silicio. Estos se llaman diodos em isores de luz (leds).
Todos los diodos responden en algún grado cuando son
iluminados. Los diodos diseñados específicamente
para detectar luz son llamados fotodiodos. Estos
tienen una ventana de vidrio o de plástico en la cual
la luz penetra. Frecuentemente estos tienen una
amplia región de unión expuesta. El silicio es un buen
material para los fotodiodos.
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COMO SE USAN LOS DIODOS
En el capitulo 9 usted vera com o varios tipos de diodos se utilizan en m uchas aplicaciones. Por el
m om ento aquí hay dos tipos de diodos de pequeña señal y rectificadores mas im portantes:
4!
RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA
A
_
A
y
^
Una señal ondulante (c.a) o voltaje es rectificado a
una señal de una sola polaridad (c.c.)
r
ENTRADA CA
LA MITAD DE LA SEÑAL
ES BLOQUEADA
+
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA
Esta "red" de 4 diodos (o puente rectificador)
rectifica ambas mitades de una señal de c.a.
MAS ACERCA DE LA DIRECCION DEL FLUJO DE CORRIENTE
Una corriente eléctrica es el movimiento de electrones a través de un conductor o semiconductor. Ya que los
electrones se mueven de una región cargada negativamente a una región cargada positivamente, ¿porque la
flecha de un símbolo del diodo apunta hacia la dirección opuesta?, aquí se mencionan dos razones:
1. Desde los tiempos de Benjamín Franklin, se asumía que tradicionalmente la electricidad fluye de una región
cargada positivamente a una región cargada negativamente. El descubrimiento del electrón corrigió esto.,
(Muchos de los diagramas de circuitos de la actualidad todavía siguen la vieja tradición en la cual la
conexión positiva de la fuente e poder es colocada arriba de la conexión negativa como si la gravedad de
alguna manera influyera en flujo de la corriente.)
2. En un semiconductor, como el que se muestra en la pagina 45, los huecos fluyen en contra de flujo de un
electrón. Por lo tanto es común referirse al flujo de una corriente convencional o de huecos en los semiconductores.
Para exactitud, en este libro en "flujo de corriente" se refiere al flujo del electrón. Pero estamos contemplando
los símbolos que indican el flujo del hueco.
EL TRANSISTOR
Los transistores son dispositivos semiconductores con tres
terminales de conexión. Un voltaje o corriente muy
pequeña en una terminal puede controlar grandes
cantidades de corriente a través de los otros dos pines.
Esto significa que los transistores pueden ser utilizados
como amplificadores e interruptores. Existen dos familias
principales de transistores: Bipolares v de efecto de campo
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TRANSISTORES BIPOLARES
Estos fusionan una segunda unión a un diodo de unión
pn y puede obtener un sandwich de silicio de 3 capas. El
sandwich puede ser ya sea npn o pnp. De cualquier
manera, la región central actúa como llave o compuerta
que controla la corriente que se mueva a través de las
tres capas.
OPERACION DEL TRANSISTOR BIPOLAR
Las tres terminales de un transistor bipolar son el emisor, la base y el colector. La base es muy delgada y tiene
menos átomos dopados que el emisor y el colector,
eso una pequeña corriente de base-emisor causara
que fluya una corriente mayor de emisor-colector.
COLECTOR
SALIDA DE CORRIENTE AMPLIFICADA
A
Las resistencias protegen al transistor contra la corriente
excesiva (las cuales pueden causar calentamiento
excesivo).
A
BASE
P
= t
SALIDA DE
CORRIENTE
AMPLIFICADA
FLUJO
DE
CORRIENTE
T
EMISOR
ENTRADA
y 1IAWI
10 V
X
4-
\
SALIDA
FLUJO DEL
ELECTRON
C
^
-
io v
MAS ACERCA DE LA OPERACION DE LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Los diodos y los transistores comparten varias características claves:
'M i
1 .la unión base-emisor (o diodo) no conducir a hasta que el voltaje no inversor exceda 0,6
Volts.
2. La excesiva corriente causara que un transistor se caliente y funcione inapropiadamente.
¡Si un transistor esta caliente cuando se toca, puede estar ocurriendo algún problema!!.
í f l
3. La corriente o voltaje excesivo puede dañar o destruir permanentemente el chip que
forma el transistor. Si el chip no se daña, sus delgados pines de conexión se pueden derretir
o separar del chip. ¡Nunca conecte un transistor inversamente!.
ffl
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CONMUTACION Y PEQUEÑA SEÑAL
Los transistores se pequeña señal son utilizados para
amplificar señales oe bajo nivel. Los transistores de
conmutación están diseñados para operar totalmente como
interruptores encendido apagado. ¡Algunos transistores
pueden realizar la fundón oe amplificar y también conmutar
muy bien!.
DE POTENCIA
Los transistores de potencia son utilizados en los
amplificaciones de alta potencia y fuentes de alimentación.
Su tamaño grande y encapsulado metálico los mantiene
fríos.
DE ALTA FRECUENCIA
Los transistores de alta frecuencia operan en las frecuencias
de radio, televisión y micro ondas. La región de la base es
muy delgada y el chip real es muy pequeño.
•F
SIMBOLOS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
Las flechas apuntan la dirección de flujo del hueco.
COLECTOR (C)
1
1
N
N
BASE (B)
T
NPN
T
PNP
EM ISOR (E)
COMO SE UTILIZAN LOS TRANSISTORES BIPOLARES
Cuando la base de un transistor npn se aterriza (Ov), no fluye corriente del emisor al colector ( el transistor esta
apagado). Si la base es polarizada directamente por al menos 0,6 volts, fluirá una corriente del emisor al
colector (el transistor esta encendido).ICuando se opera únicamente en estos dos modos, el transistor funciona
como un interruptor. Si la base se polariza directamente, la corriente de emisor a colector seguirá las variaciones
de una corriente de base mucho mas pequeña. El transistor entonces funciona como un amplificador. Esta
explicación se aplica a un transistor en el cual el emisor es la conexión común de tierra tanto para la entrada
como para la salida y se le llama circuito de emisor-comun. Algunos circuitos emisor-comun simplificados se
muestran abajo. Así puede ver como se utilizan en los circuitos reales, de cada ejemplo se puede ver una
aplicación típica de operación en el capitulo 9.
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á-
INTERRUPTOR DE TRANSISTOR BIPOLAR
UNICAMENTE ES POSIBLE TENER DOS ENTRADAS:
Tierra (0 volts) y el voltaje positivo de la batería (+v). Por lo tanto el transistor se apaga o se enciende. La
resistencia de base típica es de 5000 a 10 000 ohms. (Si la resistencia es reemplazada por un alambre, la
lampara se puede encender o apagar desde una distancia considerable.
*
AMPLIFICADOR DE C.C. CON TRANSISTOR BIPOLAR
L a re s is te n c ia v a r i a b l e pol ar i za
directamente al transistor y controla la
corriente de entrada (base emisor). El
medidor indica la corriente de salida
(colector-emisor). La resistencia en serie
protege el medidor de corriente excesiva.
En un circuito en operación, la resistencia variable puede estar en serie con un segundo componente que tenga
una resistencia que varia con la temperatura, luz, humedad, etc. (El agua es la resistencia variable en un
medidor de humedad de la pagina 97) cuando la señal de entrada cambia rápidamente, se utiliza un amplificador
como el que se muestra abajo.
* AMPLIFICADOR DE CA CON TRANSISTOR BIPOLAR
Este es el mas sim ple de los
amplificadores de ca básicos. El
capacitor de entrada bloqueara cualquier
componente de cc en la señal de entrada.
RESISTENCIA
DE POLARIZACION
SEÑAL TIPICA
DE ENTRADA
+1V
RESISTENCIA
DE DESCARGA
CAPACITOR
• DE ENTRADA
SALIDA
SEÑAL DE SALIDA
AMPLIFICADA
O
NIVEL DE CD
POLARIZADO
m
í
P
- SEÑAL CD DE ENTRADA
v >
S E Ñ A L D E S A L ID A
S E IN V IE R T E
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La resistencia de polarización se selecciona de un valor adecuado para dar un voltaje de salida de
aproximadamente la mitad del voltaje de la batería. La señal amplificada "viaja"en este voltaje de salida estable
y varia hacia arriba y hacia abajo. (Sin la resistencia de polarización, únicamente la mitad positiva de la señal de
entrada que sobrepase 0,6 volts (ver p. 46) sera amplificada. (Esto causara una distorsión severa). Para ver una
versión de un modo operación de este amplificador, vaya a la pagina 115 y vea la sección de salida del
transmisor de onda corta.
TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
Los transistores de efecto de campo (o fets) se han vuelto mas importantes que los transistores bipolares. Estos
son fáciles de fabricar y requieren de menos silicio. Existen dos familias principales de fets, de unión y
semiconductor metal-oxido-semiconductor. ¡En ambos casos una corriente de salida puede ser controloda por
un pequeño voltaje de entrada y prácticamente sin corriente de entrada!.
Fets, de unión los dos tipos de fets son: Canal-n y canal-p.
El canal es como una resistencia de silicio que conduce
corriente que se mueve de la fuente al drenaje. Un voltaje
en la compuerta incrementa la resistencia del canal y reduce
la corriente de la fuente del drenaje. Por lo tanto el fet se
puede utilizar como un amplificador o un interruptor.
f
OPERACION DEL FET DE UNION-
El arreglo de abajo muestra como opera un fet de canal n. Un voltaje de compuerta negativo crea dos regiones
de alta resistencia (el campo) en el canal de silicio tipo-p. El mas voltaje de compuerta causara que los
campos se fusionen y aíslen completamente la corriente. La resistencia compuerta-canal es muy alta.
MAX
CORRIENTE
ALGUNA
CORRIENTE
DRENAJE
0 VOLTS
DRENAJE
-0.5 VOLT
COMPUERTA
COMPUERTA
FUENTE
FUENTE
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MAS ACERCA DE LOS FETS DE UNION
Ya que estoa son controlados por voltaje, los fets de unión (o jfets) tienen im portantes ventajas sobre los
transistores bipolares controlados por corriente:
1. La resistencia del canal-compuerta de un jfe t es muy alta (millones de ohms). Por esto jfet tiene un efecto
pequeño o nulo en los componentes externos o de los circuitos conectados a su compuerta.
2. La alta resistencia del canal-compuerta significa que prácticamente no fluye corriente en el circuito de la
compuerta. ¿Porque es muy alta la resistencia?. La compuerta y el canal forman un diodo. Como la señal de
polarización de este diodo es inversa, la compuerta tiene una resistencia de entrada muy alta.
3. Como los transistores bipolares, los jfets se pueden dañar o destruir debido a corrientes o voltajes excesivos.
TIPOS DE FETS DE UNIONLos jfets son utilizados en muchas aplicaciones diferentes. Ya que estos no pueden ser utilizados en funciones
de alta potencia, la mayor parte de estos están construidos en pequeñas CAPSULAS de mental o plástico.
Enseguida se mencionan los tipos principales:
PEQUEÑA SEÑAL Y CONMUTACION.
Los jfets de pequeña señal son utilizados en la etapa de
entrada de los amplificadores para suministrar una entrada
de alta resistencia. Estos también son utilizados como
interruptores.
De alta frecuencia
Los jfets de alta frecuencia son utilizados para amplificar o producir
señales de alta frecuencia.
►
)- SIMBOLOS DE LOS FETS DE UNION- compuerta conectadas internamente.
FUENTE (S)
CANAL - N
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CANAL - P
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FETS DE METAL-OXIDO-SEMICONDUCTOR
Los fets de mental oxido Semiconductor (o mosfet) ha
llegado a convertirse en ios transistores mas importantes.
La mayoría de ios circuitos integrados de las
computadoras y memorias son conjuntos de miles de
mosfets ubicados en un trozo pequeño de silicio.
¿Porque? Los mosfets son fáciles de fabricar, puede ser
muy pequeños, y algunos circuitos mosfet consumen una
cantidad de energía insignificante. Los nuevos tipos de
mosfets de potencia son muy útiles.
OPERACION DEL MOSFET
Todos los tipos de mosfets son del tipo-n y tipo-p A
diferencia del fet de unión, la compuerta de un mosfet no
tiene contacto eléctrico con la fuente y el drenaje. Una
capa parecida al vidrio hecha de dióxido de silicio (un
aislante) separa el contacto de metal de la compuerta dei
resto de transistor.
Un voltaje de compuerta positivo atrae los electrones
a la región baja de la compuerta. Esto crea un canal
tipo-n delgado en el silicio tipo-p entre la fuente y el
drenaje. Entonces la corriente puede fluir a través del
canal. El voltaje de la compuerta determina la
resistencia del canal.
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MAS ACERCA DE LOS MOSFETS
La resistencia de entrada del mosfet es la mas alta que cualquier transistor pueda ofrecer. Este y otros factores
le dan a los mosfets ventajas importantes:
1. La resistencia del canal-compuerta es casi infinita (típicamente 1,000,000,000,000,000 ohms). Esto significa
que la compuerta no jala corriente de los circuitos externos. (Bueno, solo puede tomar pocas trillonesima de
ampere).
2. Los mosfet pueden funcionar como resistencias variables controladas por voltaje. El voltaje de la compuerta
controla la resistencia del canal
3. Existen nuevos tipos de mosfets que pueden conmutar corrientes muy altas en pocas billonésima de segundo.
PRECAUCIONDebido a que la capa de oxido de silicio es muy
delgada, puede ser traspasada por voltajes
excesivos o incluso por la electricidad estática.
¡Es posible que la carga estática generada por
la ropa o una envoltura de papel celofán pueda
dañar la compuerta de un mosfet!.
TIPOS DE MOSFETS-
MOSFET
DAÑADO
SIMBOLO
DE PRECAUCION
Así como losjfets, los mosfets construidos en pequeños encapsulados metálicos o plástico son utilizados para
dar a los amplificadores una resistencia de entrada ultra alta. Estos también son utilizados como resistencias
controladas por voltaje e interruptores. La categoría mas importante que ha surgido es:
POTENCIA
Los mosfets de potencia permiten que poco voltaje
conmute o amplifique muchos amperes a
velocidades muy rápidas.
SIMBOLOS DE LOS MOSFETS-ESTOS SON LOS MAS COMUNES.
COMPUERTA
U
M IS FE T -N
J
M O SFET-P
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COMO SE USAN LOS FETS
Los transistores de efecto de campo son utilizados como am p lifica d o re s, interruptores y resistencias
controladas por voltaje. Aquí se muestran algunos circuitos típ ico s.
+
UN ELECTROMETRO JFET
Este circuito ultra simple es la versión electrónica del
electroscopio. La terminal de la compuerta de un jfet
de canal-n se deja desconectada. Normalmente esta
fluyendo una corriente de la fuente al drenaje. Cuando
un objeto cargado negativamente (como un peine de
plástico que ha sido pasado por su cabello) se coloca
cerca de la compuerta, el flujo de la corriente se reduce
o se detiene.
CARGADA
*
MANDO DE UNA LAMPARA MOSFET.
Este circuito muestra como un mosfet de potencia
puede ser utilizado para encender una lampara u
otro dispositivo energizado con cd. Ya que el
mosfet de potencia tiene casi una resistencia de
entrada infinita, el interruptor puede ser remplazado
por una señal de entrada muy pequeña.
+
ATENUADOR DE LAMPARA MOSFET (DIMMER)
Este circuito utiliza un mosfet de potencia como una
resistencia controlada por voltaje.
CORRIENTE PEQUEÑA
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EL TRANSISTOR UNIJUNTURA
EMISOR
BASE 1
El tra n s is to r u nijuntu ra (ujt) no es un tra n sisto r
verdadero , es m as pare cido a un diod o con dos
co nexion e s de cátodo. O pera co m o un in terru ptor
co ntrolad o por voltaje y no am plifica.
BASE 2
VOLTAJE PEQUEÑO
B2
B1
N
ÍT
\
P f
BAJA CORRIENTE
+■ OPERACION DEL UJT- normalmente fluirá una
pequeña corriente aplicado de la base 1 a la base 2. Cuando el
voltaje aplicado al emisor alcanza cierto umbral (varios
volt.), el ujt se activa y fluye una corriente alta de la
base 1 el emisor. Por debajo del voltaje de umbral, no
fluye corriente de la base 1 al emisor.
BAJA
CORRIENTE
B2
J e
B1
ALTA CORRIENTE
ALTA
CORRIENTE
B2
□
SIM B O LO DEL UJT - el sím bolo del ujt hace
recordar al jfet.
1
E i=
N
T
B1
COMO SON UTILIZADOS LOS TRANSISTORES UNIJUNTURA
Este arreglo permite que un ujt haga destellar un diodo
emisor de luz (led). La corriente fluye al capacitor hasta
que el ujt alcance su voltaje de disparo. La corriente
del capacitor es entonces "vaciada" a través del led. El
led se ilumina hasta que el condensador se descarga.
El ciclo de carga y descarga entonces se repite.
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EL TIRISTOR
Los tiristores son dispositivos semiconductores con tres pines
de conexión. Una pequeña corriente en uno de estos pines
permitirá que fluya una corriente muy grande a través de los
otros dos pines . La corriente controla puede ser solamente
encendida o apagada. Por esto los tiristores no amplifican las
señales fluctuantes como los transistores lo hacen. En su lugar
estos son interruptores de estado solido. Existen dos familias
de tiristores, rectificadores controlados de silicio (ser) y triac.
Los ser conmutan corriente directa y los triacs conmutan
corriente alterna.
RECTIFICADORES CONTROLADOS DE SILICIO (SCRS)
El ser es similar a un transistor bipolar con una cuarta
capa y por lo tanto tres junturas pn. Es llamado algunas
veces diodo pnpn de 4 capas ya que pasa una corriente
en una dirección únicamente.
OPERACION DEL SCR - si el ánodo de
un ser se vuelve mas positivo que el
cátodo las dos uniones pn mas alejadas
se polarizan directamente. Sin embargo,
la uni ón pn central , se pol ari za
inversamente y la corriente no puede fluir.
Una pequeña corriente de compuerta
directa polariza la unión central pn y
permite que fluya una corriente mayor a
través del dispositivo, ¡el ser se mantiene
encendido incluso si la corriente de
compuerta es removida!. (Hasta que se
desconecte la energía).
ANODO
N
1
1
_J
✓
V____ /
CONTROL
DE
CORRIENTE
PEQUEÑA
3
SALIDA
DE
ALTA
CORRIENTE
\V
' IJI 1
I_¿TV.
N
3
J
N
CATODO
II
COMPUERTA
A
TIERRA
•F TIPOS DE SCRS Los sers son clasificados de acuerdo a la corriente que estos pueden conmutar. Aquí se mencionas tres tipos
generales (se pueden conseguir en el mercado varios tipos de encapsulados):
Baja corriente
Los ser de baja corriente incluyen aquellos que conmutan desde 1
am pere y 100 volts.
Corriente media
Estos ser conmutan arriba de 10 amperes y varios cientos de volts.
Una aplicación común es la conmutación de estado solido para auto
motores.
Alta corriente
¡Estos ser pueden conmutar mas de 2 500 amperes y arriba de varios
miles de volts! Estos controlan motores, luces, aparatos, etc.
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C O M P U E R TA
SIMBOLO D E LSC R
ANODO
(A)
r p N P
=1
(G)
N
CATODO
(C)
•F
COMO SE UTILIZAN LOS SCR
Este arreglo le muestra como se usa un ser para encender una lampara incandescente. También pueden
TRIAC
El triac es el equivalente de dos sers
conectados en paralelo. Esto significa que los
triac pueden conmutar ambas corrientes,
directa y alterna. Note que el triac tiene cinco
capas mas una región extra del tipo n. También
observe como los tres pines de conexión hacen
contacto con las dos capas.
COMPUERTA
TERMINAL
PRINCIPAL
1 (o A2)
TERMINAL
PRINCIPAL
1 (o A1)
□ OPERACION DEL TRIAC
O
MT2
SAUDADE
CORRIENTE
ALTA
VOLTAJE
DE C.A.
<3SB ={
~Ñ~| P
h
COMPUERTA
MT1
CONTROL DE
CORRIENTE
BAJA
Los dos sers en paralelo están cara a cara
en dirección opuesta en el triac (contra
paralelo). Cuando se utiliza para conmutar
corriente alterna, el triac permanece activo
únicamente cuando la compuerta recibe
corriente. Remueva la corriente de compuerta
y se desactiva cuando la c.a. Pasa a cero
volts.
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
TIPOS DE TRIAC - los triac, como los ser, están clasificadores de acuerdo a la corriente que estos pueden
conmutar. Los trlacs no tienen la capacidad de alta potencia como los sers de alta corriente. Aquí se muestran
dos categorías.
De baja corriente
Los triac de baja corriente conmutan arriba de 1 ampere y varios centenares
de volts. También se utilizan otros encapsulados.
De corriente media
Estos triac conmutan mas de 40 amperes y desde 1,000 volts se pueden
encontrar en el mercado también otros tipos de encapsulados.
SIMBOLOS DEL TRIAC Recuerde, el triac es lo mismo que dos sers contra paralelo
COMPUERTA
SOR
MT2 -------
r
^
i
i---------------- 1—
4 ,
[ nJ
G
N
P
COMPUERTA
N
P
N
MT2
MT1
MT1
4
SCR
COMO SE UTILIZAN LOS TRIAC
MT1
MT2
Este diseño muestra como un triac puede encender una lampara, energizada por la corriente de linea casera.
También pueden ser controlados los motores y otros dispositivos.
INTERRUPTOR
DE BOTON
NORMALMENTE
ABIERTO
OPCIONAL \
CABLE DE LA
ALIMENTACION
Precación: ¡NO ENSAMBLAR! P.104
TIRISTORES DE DOS TERMINALES
Un ser o triac se activara sin una señal de disparo, si el voltaje a través de sus otras dos terminales alcanza
cierto nivel (voltaje de ruptura). Esta habilidad de auto conmutación hace posible los tlristores de dos terminales.
Diodo de cuatro capas
El diodo de 4 capas es un ser sin compuerta. Conmuta voltaje de c.c.
Diac (diodo de ca)
E! diac es un dispositivo de tres capas similar a un transistor de unión
pnp pero sin la terminal de base. Puede conmutar voltaje de c.a.
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4. SEMICONDUCTORES SENSIBLES A LA LUZ
La optoelectrónica es uno de los campos de más rápido crecimiento de la electrónica que estudia los dispositivos
semiconductores que emiten y detectan luz. Antes de ver algunos componentes sensibles a la luz. echemos
un vistazo rápido sobre algunos hechos acerca de la luz.
\ \ \ »I / / / /
I
LUZ
” se
HIZO
LA
LUZ •
•
'-------------------------------------------------------------/ V ' I ' V X
La luz es la composición de partículas llamadas fotones que se comportan como ondas de energía. Los
fotones no son necesariamente visibles y aquellos que si se pueden ver son llamados colectivamente luz. Los
fotones se producen cuando un electrón que ha sido excitado a un nivel de energía más alto que el normal cae
de regreso a su nivel normal.
Recuerde, los fotones actúan como ondas, la distancia entre las
crestas es la longitud de onda. Los electrones excitados a niveles
de energía mas altos, emiten fotones con longitudes de onda más
corta que los electrones excitados a niveles más bajos.
* /
SEGUNDO FOTON
CON LA MISMA
LONGITUD DE ONDA
COMO EL PRIMER FOTON
Los electrones excitados pueden recobrar
su nivel de estado normal espontáneamente.
Un otro fotón de longitud de onda apropiada
puede estimular a un electrón excitado para
que regrese a su estado normal.
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EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
La luz visible es una forma de radiación electromagnética. La longitud de onda de la luz esta especificada en
nanómetros (1-nanómetro es una billonésima parte de un milímetro). El diagrama de abajo muestra la relación
de luz para otras formas de radiación electromagnética.
LUZ VISIBLE
/
•*—
RAYOS X
ONDAS DE RADIO
GAMA DE RAYOS
I ULTRAVIOLETA
<------------------------------------------H
INFRAROJA
-jim
1 - pm
MICRO ONDAS
1 - mm
1
1- m
..... .... .1.... 1
1-km
L O N G IT U D D E O N D A
1-pm = 1 picómetro
1-nm = 1 nanómetro
1-jim = 1 micrómetro
1-mm = 1 milímetro
1-m = 1 metro
1-km = 1 kilómetro
(0,000 000 000 001 metros)
(0,000 000 001 metros)
(0,000 001 metros)
(0,001 metros)
(39,37 pulgadas)
(mil metros)
ESTAS LINEAS
ESTAN SEPARADAS
POR UN MILMETRO
1 - mm
EL ESPECTRO OPTICO La radiación ultravioleta, visible e infrarroja son conjuntamente llamadas el espectro óptico. Aquí se muestra un
diagrama ampliado del espectro óptico:
Muchos semiconductores sensibles a la luz emiten o detectan radiación infrarroja cercana. El silicio, por ejemplo,
puede detectar luz visible. Pero es más sensible a la radiación infrarroja, aproximadamente de 880 nm. Debido
a que varios componentes sensibles a la luz pueden operar en ambas la radiación infrarroja y la visible, es
común referirse a la radiación infrarroja como luz.
OPTOELECTRONICA
Los com ponentes ópticos conducen, desvían o cam bian las características de la luz. M uchas de estas
características son m uy im portantes para aplicaciones de sem iconductores sensibles a la luz.
1 .los filtros transmiten únicamente una
banda estrecha de longitudes de ondas
ópticas.
LONGITUD DE LINEA
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2. los reflectores reflejan algunos o la
mayor parte de un rayo de luz entrante.
Alguna parte de la luz puede ser o no
transmitida.
A q u é l l o s con una
superficie muy lisa (como
los espejos) se llaman
reflectores especulares.
3. Los divisores de rayos, reflejan parte
de un rayo de luz entrante y transmite
el resto.
4.
Un lado microscópico de vidrio hace
un buen divisor de rayo. (Cada
superficie refleja el 4%)
Los lentes desvían la luz. Los mas importantes son:
LONGITUD
LENTES CONVEXO
LENTES CONCAVO
Los lentes convexos son frecuentemente utilizados junto con las fuentes de luz semiconductoras y detectores.
Por ejemplo, estos pueden colectar y enfocar la luz dentro de un detector miniatura.
5.Las fibras ópticas son delgados hilos de vidrio o de
plástico altamente transparente que conducen luz. La
luz viaja a través de un núcleo cubierto por un
revestimiento. Las fibras ópticas de plástico son más
económicas. Las fibras ópticas de vidrio son mucho
más transparentes. Ambos tipos transmiten algunas
longitudes de onda más eficazmente que otras. Las
fibras de alta calidad se utilizan para enviar telefonía y
datos de microprocesador por medio de pulsos de luz.
NUCLEO DEL
REVESTIMIENTO
COMO SE UTILIZAN LOS LENTES CONVEXOS
Muchas fuentes de luz semiconductoras y detectores están equipadas con
lentes convexos integrados. En esta página se explica por que y muestra
como son utilizados los lentes externos con fuentes y detectores.
4-
LA LEY DEL CUADRADO INVERSO
FUENTE
DE LUZ '
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LONGITUD DE ONDA ( nm )
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
Hecho famoso: ¡la luz viaja a 300 000 km/s!
Cuando la luz se propaga hacia el exterior desde una fuente muy pequeña, su intensidad es inversamente
proporcional al cuadrado de la distancia. En otras palabras, si la distancia es de 3, entonces la intensidad es de
1/9 de la intensidad que habría si la distancia fuera de 1. Los lentes conexos pueden cancelar esta reducción
de intensidad.
LOS LENTES CONVEXOS.
^
ESTE ES UN RAYO COLIMADO
DETECTOR
EL RAYO ACTUAL SE
DESPLAZA COMO ESTO
(DIVERGENCIA)
LENTES
El ángulo de propagación del rayo (divergencia) en
radianes * es igual al diámetro de la fuente dividida
por la longitud focal del lente. Esto significa que los
lentes con mayores longitudes focales proporcionan
rayos más estrechos. (Pero los lentes con grandes
longitudes focales colectan menos luz que aquellos
de cortas longitudes focales..) * un radian es igual a
57,3 grados. (En un circulo hay 360°)
Con la colocación cuidadosa de un lente toda la luz
dentro del circulo punteado se puede enfocar dentro
de la porción sensible de luz del detector, (¡coincide
con la ley del cuadrado inverso!).
FUENTES DE LUZ SEMICONDUCTORAS
Cuando son bom bardeadas por luz, calor,
electrones y otras formas de energía, la mayoría
de los cristales semiconductores emiten luz visible
o in fra rro ja . Las m e jo re s fu e n te s de luz
semiconductoras, son por lo tanto, los diodos de
unión pn.
DIODOS EMISORES DE LUZ
El diodo emisor de luz convierte una corriente
eléctrica directamente a luz. Por esto, el diodo emisor
de luz (led) es mas eficiente que muchas otras
fuentes de luz.
FOTONES
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►F OPERACION DEL LED - El voltaje en sentido directo a través del diodo debe exceder un nivel de umbral
antes de que una corriente pueda cruzar la unión. Para el silicio, que emite una pequeña cantidad de luz
infrarroja cercana, el umbral es de 0,6 volts. Para el arsénico de galio, que emite una luz considerable en el
infrarrojo cercano, el umbral es de 1.3 volts. Este voltaje excita los electrones. Cuando los electrones cruzan la
unión y se combinan con los huecos, estos emiten fotones.
POLARIZACION NO INVERSORA
POLARIZACION INVERSORA
—
■<—
FOTONES
o
" o
—► o
o
- o °
FLUJO DEL ELECTRON
SIN FLUJO DE CORRIENTE
►F MAS ACERCA DE LA OPERACION DEL LED
Aquí se mencionan algunos aspectos claves en la operación del led que debe saber:
1. La luz emitida por una lámpara incandescente contiene
varias longitud de onda. La luz emitida por un led tiene
un rango de longitud de onda estrecha. (Esto es debido a
que todos los electrones del led son excitados al mismo
nivel).
LONGITUD DE ONDA ( mm ]
2. Cuando comienza a conducir un led, el voltaje se
incrementa gradualmente mientras la corriente se
incrementa rápidamente. Demasiada corriente sobre
calentara el led y posiblemente separe los pines de
conexión o derrita el chip semiconductor.
VOLTAJE EN SENTIDO DIRECTO
3. La luz emitida por un led es directamente proporcional
a la corriente a través del led. Esto significa que los leds
son ideales para transmitir información La salida de luz
de un led sobre calentado se reducirá rápidamente. E
incluso el led se puede dañar.
CORRIENTE EN SENTIDO DIRECTO ( MA )
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4. El voltaje en sentido directo y longitud de onda de un
led son relacionados directamente. Sin embargo no
siempre en posible remplazar diferentes leds sin cambiar
el voltaje y la corriente. Muchos semiconductores
diferentes son utilizados para producir varios leds. Los
leds de emisión de luz visibles emiten cerca de un millwatt
de potencia aproximadamente. ¡Algunos leds inflarrojos
(como unidades de 880 nm) emiten 15 o más miliwatts!
(Una lámpara de mano emite 10o mas miliwatts)
longitud de onda (nm)
VOLTAJE
LONGITUD DE ONDA
(VERDE)
2,2-3,0
590(AMARILLO)
2,2-3,0
615(NARANJA)
1,8-2,7
1,6-2,0
640(ROJO)
690(ROJO)
i
2,2-3,0
(INFRARROJO)
900(INFRARROJO)
2,0-2,5
1,2-1,6
940(INFRARROJO)
1,3-1,7
TIPOS DE LEDS
Tipos de leds - ya que el led es una fuente de luz es útil
saber que hay dentro de la cápsula de plástico o metal.
Se muestra aquí un led típico. Los pines gruesos ayudan
a disparar el calor del chip. El reflector colecta la luz emitida
de los extremos del chip. El epóxico es usualmente de
color cuando el led es un emisor de luz visible. Las
partículas dispersas de luz se adhieren frecuentemente
al epóxico. Esto difunde la luz y causa que el extremo del
led se vea más brillante,
LEDS DE LUZ VISIBLES
Estos leds económicos son utilizados como indicadores
luminosos. Ciertos leds rojos son utilizados para
tra n s m itir inform ación. La m ayoría tienen un
encapsulado epóxico.
DISPLAY TIPO LED
Se pueden encontrar varias clases de display tipo led
capaces de desplegar dígitos y caracteres. Estos son
más toscos que los displays de cristal liquido (led), pero
estos usan más corriente.
LEDS INFRARROJOS
Los leds infrarrojos se deberían llamar diodos de emisión
infrarroja. Estos son utilizados para transmitir información.
Estos también son utilizados para alarmas, dispositivos
de control remoto, etc. Un tipo especial de led Infrarrojo
es el diodo láser algunos emiten varios watts!.
SIMBOLOS DEL LED
Ambos símbolos aqui mostrados
son utizados.
*
*
‘- ©
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h
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
COMO SE UTILIZAN LOS LEDS
Los leds se pueden polarizar por medio de corriente continua o por breves pulsos de corriente. Cuando operan
continuamente, la corriente puede variar para cambiar la salida de luz.
RESISTENCIA EN SERIE
CIRCUITO DE MANDO LEDDebido a que los leds son dependientes de la corriente,
es necesario protegerlos de la corriente excesiva con
una resistencia en serie. Algunos leds incluyen una
resistencia en serie integrada. Pero mayoría no la
tienen. Es importante saber como determinar la
resistencia en serie requerida (rs). La fórmula es: O
^
p>_ V f-V r
Iled
Ejemplo: Supongamos que quiere operar un led rojo con una corriente (iied) de 10 miliamperes con una fuente
de 5 volts (v). Vied es de 1,7 volts (de la hoja de datos). Por consiguiente rs es o 330 ohms.
t
\
Q_
INDICADOR DE POLARIDAD CON LED
Dos leds en contra paralelo forman un indicador de
polaridad. Ambos leds se iluminan si el voltaje de prueba
es de ca. ¡Se debe utilizar la resistencia en serie!.
LED (-)
N
<3=
A
TIERRA
1
N
P
H
(((*
=£>
T = J
PUNTA
LED (+)
Led accionado con pulsos- Cuando se opera continuamente, un led infrarrojo puede tener una máxima corriente
de 100 miliamperes. Cuando es controlado por pulsos breves de corriente, el mismo led puede aceptar con
seguridad varios pulsos de 10 amperes!
NOTA:
No es necesaria una resistencia en serie
Si los pulsos no exceden los niveles
Máximos especificados del led.
GENERADOR
DE PULSOS
JTJLTL
CS>
O
SALIDA DE PULSO
SEMICONDUCTORES DETECTORES DE LUZ
Al entrar energía un cristal semiconductor ésta excita electrones a
niveles más altos, dejando atrás los huecos. Estos electrones y huecos
se pueden combinar y emitir fotones, o éstos pueden separarse uno
del otro y formar una corriente. Esta es la base de los semiconductores
detectores de luz. Existen dos clases principales de semiconductores
detectores de luz, con o sin unión pn.
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ELECTRON
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FOTONES
DETECTORES DE LUZ FOTORESISTIVOS
Las fotoresistencias son semiconductores detectores de
luz s[n unión pn. Su resistencia es muy alta (millones de
ohms) cuando no hay luz presente. Cuando se iluminan,
su resistencia es muy baja (cientos de ohms).
*
OPERACION DE LA FOTORESISTENCIA.
Este panel muestra como un fotón crea un par de
electrón-hueco. Un voltaje externo forzará al hoyo y
al electrón a que se muevan.
CORRIENTE
GRANDE
La batería sum inistra la fuerza
para m over los electrones y
form ar una corriente.
>F Mas acerca de la operación de las fotoresistencias. Aquí se mencionan unos aspectos importantes de la
operación de la fotoresistencia:
1. Las fotoresistencias pueden requerir de unos pocos milisegundos o más para responder completamente al
cambio de intensidad de luz (esto es muy lento). Pero estas pueden requerir varios minutos para retornar a su
resistencia normal de obscuridad cuando la luz se retira (el efecto de memoria).
2. El sem iconductor más frecuentemente utilizado en
las fotoresistecnias es el sulfuro de camio. Es sensible
a la luz ¡y es muy sim ilar al rojo humano! El sulfuro de
plomo es utilizado para detectar el infrarrojo. (3
micrómetros).
LONGITUD DE ONDA
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
TIPOS DE FOTORESISTENCIASSe encuentran disponibles en el mercado muchos tipos
diferentes. En la mayoría el semiconductor sensible a
la luz es recubierto entre los electrodos interpaginados
para incrementar la superficie expuesta. Puede ser
utilizada o no una ventana de vidrio o de plástico.
SIMBOLO DE LA FOTORESISTENCIA.
Se utilizan ambos símbolos mostrados aquí.
COMO SE UTILIZAN LAS FOTORESISTENCIAS
POTENCIOMETRO
(PARA PONER A "CERO"
EL MEDIDOR DE CORRIENTE)
Las fotorresistencias se utilizan en relevadores
controlados por luz y medidores de luz.
MEDIDOR DE LUZ
El diagrama que se muestra aquí indica en un medidor
de corriente la intensidad de la luz que ilumina una
fotoresistencia de sulfuro de cadmio.
DETECTORES DE LUZ DE UNION PN
Los detectores de luz de unión pn forman la familia más grande
de semiconductores sensible a la luz. La mayoría de ellos se
fabrican de silicio y pueden detectar tanto luz visible como
infrarroja cercana.
LONGITUD DE ONDA ( NM )
FOTODIODOS
Todas las uniones pn son sensibles a la luz. Los fotodiodos
son uniones pn específicamente diseñados para la detección
de luz. Estos son utilizados en cám aras, alarm as,
comunicadores por luz, etc.
K
OPERACION DEL FOTODIODO.
Un fotón creara un par electrón-hueco en la unión pn. fluirá
una corriente si los dos lados de la unión se conectan. Y son
posibles dos modos de operación:
FOTON
K f --------
ELECTRON
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1
ELECTRON
HOYO
ELECTRON
HOYOLA
3.
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
1. Operación fotovoltaica-A quí el fotodiodo se convierte en una fuente de corriente cuando es iluminado.
POCA
CORRIENTE
ALTA
CORRIENTE
2. Operación fotoconductiva- Aquí el
fotodiodo es polarizado inversamente.
Una corriente fluye cuando la unión pn
se ilumina (en la obscuridad, una
pequeña corriente llamada corriente
oscuro fluirá).
yJJ
j r
TIPOS DE FOTODIODOS.
Aquí se muestra un fotodiodo típico. También se utilizan
muchas otras clases de encapsulado (de plástico,,
integrados en lentes y filtros, etc.). La diferencia más
importante es el tamaño del chip semiconductor. Se
pueden utilizar diseños de chips especializados para dar
una mejor respuesta a ciertas longitudes de onda de la
luz.
FOTODIODOS DE AREA PEQUEÑA
Hecho famoso: Los leds pueden emitir y detectar
luz!.
Estos fotodiodos son de tiempo de respuesta muy rápida cuando
se utilizan en el modo fotoconductivo de polarización inversa.
FOTODIODOS DE AREA PEQUEÑA
Aunque son de respuesta más lenta que los fotodiodos de
área pequeña, su amplia área suministra alta sensibilidad.
SIMBOLO DEL FOTODIODO
Ambos símbolos a q u í, mostrados son utilizados
1 > ¡—
ANODO
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COMO SE UTILIZAN LOS FOTODIODOS
Los fotodiodos son comúnmente utilizados para
detectar pulsos rápidas de Infrarrojos cercanos
(como en las comunicaciones de onda corta).
Medidor de luz. Este diseño suministra un
medidor de la luz del modo básico fotoconductlvo.
Su respuesta es muy lineal.
EMISOR
FOTOTRANSISTORES
Todos los transistores son sensibles a la luz y algunos
están específicamente diseñados para tomar ventaja
de esta importante propiedad. Se pueden encontrar
fets sensibles a la luz, pero el fototransistor más común
es un transistor de unión npn con una amplia región
de base expuesta. Los fotones que entran a la base
reemplazan la corriente de base emisor de los
transistores npn. Por lo tanto un fototransistor amplifica
directamente las variaciones en el número de fotones.
FOTONES
Os
\
—v. ¿y
o
E
ELEC TR O N ES
NOTA: EL PIN BASE ES OPC IO N AL
OPERACION DE LOS TRANSISTORES NPN
Se pueden encontrar dos tipos de fototransistores npn. Uno es un transistor npn como se muestra abajo. Y el
otro incluye un segundo transistor npn para suministrar más amplificación.
1.
FOTOTRANSISTOR NPN.
ALTA
CORRIENTE
OBSCURO
/
y
LUZ
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&
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
2.
FOTODARLINGTON.
pueden tener o no una term inal de base
TIPOS DE FOTOTRANSISTORES.
El mostrado aquí es un fototransistor npn típico de bajo
costo. Se utilizan también muchos otros estilos de
encapsulado (encapsulados metálicos, lentes de vidrio,
mirillas planas, etc.), im portante: El pin de base puede
estar presente o no. Varios circuitos de fototransistores
no utilizan la conexión de base.
PIN BASE
(OPCIONAL)
Estos son fototransistores típicos.
SIMBOLOS DE FOTOTRANSISTORES
\>
.'c
FOTODARLINGTONS
NPN
COMO SON UTILIZADOS LOS FOTOTRANSISTORES
Los fototransistores frecuentemente son utilizados
para detectar fluctuaciones de señales de luz (c.a
Este diagrama utiliza una luz estable (c.c.)
para energizar el relevador.
RELAY
PINES DE CONTACTO
DEL RELEVADOR
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FOTO DARLINGTON
EL A B C D E LA ELECTR ON IC A
FOTOTIRISTORES
C O R R IE N TE
PEQUEÑA
Los fototiristores son varios tipos de tiristores activados
por luz. Puede imaginárselos como interruptores activos
por luz. El miembro más importante de la familia es el
rectificador controlado de silicio activado por luz (láser).
También se producen los triacs activados por luz. Ninguno
puede conm utar tanta corriente como el tiristo r
convencional.
SCRS ACTIVADOS POR LUZ (LASCR)
Para mejorar su sensibilidad a la luz, el láser es
fabricado más delgado que los ser estándares. Esto
limita la cantidad de corriente que pueden conmutar.
Para aplicaciones de alta corriente, un láser puede ser
u tiliz a d o para d is p a ra r un ser co n ve n cio n a l.
CATODO"-
COMPUERTA
TIPOS DE LOS SCR.
La mayoría de los LASCR pueden conmutar algunos cientos de volts. La máxima
corriente es únicamente de algunas décimas de un ampere.
COMO SON UTILIZADOS LOS LASCR.
A
sr~ ~
* Una vez d is p a ra d o , el
z u m b a d o r se m a n t i e n e
encendido hasta que la energía
es interrumpida.
r1
P
N
F
RESISTENCIA
DE COMPUERTA
ZUMBADOR
PIEZOELECTRICO
N
UN DESTELLO O RAPIDO
DE LUZ GATILLARA
EL LASER
C
E ste d ia g ra m a perm ite al láser activar un
zu m b a d o r de tono agudo.
CELDAS SOLARES
Las celdas solares son fotodiodos de unión pn con un
área sensible a la luz excepcionalmente amplia. Una
celda solar individual de silicio genera 0,5 volts en la
luz brillante de sol.
CELDAS
FOTOVOLTAICAS
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©
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OPERACION DE LA CELDA SOLAR.
UNA CELDA
DE ESTE
TAMAÑO
GENERARIA
0.1 AMP.
EN LUZ DE SOL
BRILLANTE
TIPOS DE CELDAS SOLARES
Símbolos de las celdas solares
Son fabricados varios tipos diferentes de celdas solares de
silicio. Frecuentemente las celdas individuales se conectan
en serie o en paralelo.
PARALELO
EL VOLTAJE
DE SALIDA ES
LA SUMA DE LOS
VOLTAJES DE
LAS CELDAS
=í>
=í>
il
LA CORRIENTE
DE SALIDA ES
LA SUMA DE LOS
CORRIENTES
DE CELDAS
COMO DE UTILIZAN LAS CELDAS SOLARES
Una serie de celdas solares pueden
cargar baterías recargables.
R E C U E R D E LAS
C E L D A S PU E D E N
^
SERdpeemnanERIAL
G R U P O D E C ELD A S
S O L A R E S C O N E C TA D A S
EN S ER IE
5 CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos electrónicos pueden ser fabricados
simultáneamente uniendo transistores individuales,
diodos y resistencias, en un pequeño chip de silicio.
Los componentes son conectados uno al otro con
"alambres" de aluminio depositados en la superficie
de chip. El resultado es un circuito integrado.
Los circuitos integrados o (ic) pueden contener desde unos pocos a varios cientos de miles de transistores.
Estos han hecho posible los video juegos, relojes digitales, computadoras y muchos otros productos sofisticados,
aquí se muestra una sección de un circuito integrado bipolar altamente ampliado y simplificado:
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EL A B C D E LA ELECTR ON IC A
Por supuesto los componentes mostrados arriba forman parte de una sección de ic altamente ampliada y no
están dibujados en la misma escala, un tipo de ic incluye 262, 144 transistores en un chip de silicio únicamente
en un cuadro de 1/4 de pulgada!
TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS
Los circuitos integrados están agrupados en dos categorías principales:
1. Los ios analógicos (o lineales) producen, am plifican o responden a voltajes variables, los ics analógicos
incluyen muchos tipos de am plificadores, tem porizadores, osciladores y reguladores de voltaje.
2. Los ics digitales (o lógicos) responden a, o producen señales que tienen únicamente dos niveles de voltaje.
Los ics incluyen microprocesadores, memorias, microcontroladores y muchos tipos de chips simples.
ALGUNOS ICS COMBINAN FUNCIONES ANALOGICAS Y DIGITALES EN UN SOLO CHIP.
Por ejemplo, un chip digital puede incluir un regulador de voltaje analógico integrado. Y un chip temporizador
analógico puede incluir un contador digital Integrado para suministrar retardos de tiempo mucho más largos que
los que podrían lograr usando solo temporizador.
VOLTAJE
DENTRO
O FUERA
DEL CLIP
NO VOLTAJE
DE FUENTE
DE PODER)
TIEM PO
TIEMPO
ENCAPSULADO DE LOS CIRCUITOS INTEGRADOS
Los ic son suministrados en varios encapsulados diferentes. En la actualidad el encapsulado más común es el
de terminales distribuidas en dos hileras paralelas a los lados (o dip). Aunque hay una enorme tendencia a los
dispositivos con terminales que no atraviesan la tarjeta (montaje superficial o smd) el dip está fabricado de
plástico (más económico) o de cerámica (más robusto). La mayoría de los dips tienen 14 ó 16 pines, pero la
numeración del pin puede ser del rango de 4 a 64 pines, aquí se muestra un dip típico.
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
MC14021B
fiT l
Pt3l
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fr il
f7 T ]
fío !
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fs l
NUMERO
'D E PARTE
M C 1 4 0 2 1 B
C P 9 9 2 4
LOGO DEL
FABRICANTE
□
LiJ
bJ
l±J
CODIGO
FECHA
UJ üü
Lzj
NUMERO
DE PINES
MARCA DE INDICE
( INDICA PIN 1 )
Otro encapsulado de ¡c es el to-5, aunque es muy robusto,
ha sido reemplazado en varios casos por dips de plástico
más económicos.
PINES
6. CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES
No importa que tan complicados sean, todos los circuitos integrados digitales son fabricados de bloque sencillos
llamados compuertas. Las compuertas son como switches controlados electrónicamente. Los switches pueden
estar encendidos o apagados, pero ¿cómo operan las compuertas?, comencemos con lo básico.
COMPUERTAS CON SWITCHES MECANICOS
Las tres compuertas más simples pueden ser demostradas con algunos switches de push, una batería y una
lámpara.
Compuerta "and" con switches, la lámpara se ilumina únicamente cuando el switch A y B se cierran. La tabla
resume la operación de las compuertas y se le llama tabla de verdad.
A
OFF
OFF
ON
ON
B
OFF
ON
OFF
ON
SALIDA
OFF
OFF
OFF
ON
Todas las posibles combinaciones on-off
Compuerta "or" con switches la lámpara se ilumina únicamente cuando el switch a o el switch b o ambos
switches a y b se cierran. Aquí se muestra la tabla de verdad:
A
OFF
OFF
ON
ON
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B
OFF
ON
OFF
ON
SALIDA
OFF
ON
ON
ON
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
Compuerta "not" con switch la lámpara se ilumina. Únicamente cuando el switch se abre, si se cierra el switch
la lámpara se apaga.. En otras palabras, la compuerta "not" invierte la acción usual de un switch. Aquí se
muestra la tabla de verdad:
LA COMPUERTA "NOT" ES
LLAMADA USUALMENTE
INVERSOR.
ENTRADA
OFF
ON
SALIDA
ON
OFF
LA CONEXION CON EL BINARIO
Es posible substituir los estados off y on de un switch por dígitos 1 y 0. Y con esto creamos las tablas de verdad
para las compuertas de la página anterior:
COMPUERTA "AND"
O rtL IU rt
0
0
0
1
D
0
1
0
1
0
0
1
1
COMPUERTA "OR"
D
0
1
0
1
0
0
1
1
COMPUERTA "NOT"
O rtL IU rt
0
1
1
1
CIN 1 í v A L í n
0
1
O rtL IL Jrt
1
0
Las combinaciones en las entradas 1 y 0 (AyB) forman números en el sistema numérico binario de dos
dígitos ( o bits). En electrónica digital, los números binarios sirven como códigos que representan números
decimales, letras del alfabeto, voltajes y muchos otros de información.
DECIMAL
BINARIO
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
1
10
11
100
101
110
111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
DECIMAL CODIFICADO EN BINARIO (BCD)
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0000
0001
0001
0001
0001
0001
0001
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
0000
0001
0010
0011
0100
0101
BCD-A cada dígito decimal se le asigna su
equivalente binario. Observe que se muestran
los ceros de la derecha.
En la electrónica digital todas las ubicaciones
de los bits están ocupadas.
FACTORES BINARIOS
12
+
-T LP T
•13
T T -FL
13
14
15
\
I
i
rn rnImmmnm
n
~
i%....
I
m
f
i.
t
[
’
I
Los números binarios se pueden enviar a través de
cables (buses) todos a la vez (comunicación paralelo)
o un bit a la vez ( comunicación serie) aquí se muestra
una transmisión serie y una paralelo de los números
15...14 13...12.
-12
Factores binarios- Un número binario 0 ó 1
es un bit un patrón de 4 bits es medio byte un
patrón de 8 bits es un byte.
PARALELO
RAPIDO
1 I 1 í 1 i 1
m
rn rn rn r
lo lo rn rn
t
SERIAL
LENTO
■14
Tn_nr_rn_FL
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;q
i
l
M I
;
: q____ | i L * .
'15
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
COMPUERTAS CON DIODOS
Muy frecuentemente es mejor controlar una compuerta de manera eléctrica que mecánica. La compuerta
eléctricamente controlada mas simple utiliza diodos de unión pn que son apagados ( polarización inversa) o
encendidos (polarización directa) por una señal de entrada de varios volts ( binario 1 o alto) o una entrada
cercana a o tierra (binario 0 o bajo).
COMPUERTA "OR" CON DIODOS
COMPUERTA "AND" CON DIODOS
A
=
(lÑ914f$
DIODOS
£ > SALIDA
(CON RESPECTO
ATIERRA)
V ___
B = s (lN914(<
RESISTOR
Cuando el voltaje de entrada en a o en b es
más positivo que tierra, éste pasa a través del
diodo polarizado directamente y se presenta en
la salida. De otra manera la salida está en o
cerca de tierra. La tabla de verdad es valida para
entradas de 0 volts (o bajo) y + 6 volts (1 o alto).
TIERRA
Cuando el voltaje de entrada en a o en b es más
positivo que tierra, la corriente fluye de la batería
a través de la resistencia a la salida. Si a o b
esta en, o cerca de tierra, uno o ambos diodos
se polarizan directamente y la corriente fluye
en dirección contraria a la salida.
A o----- £ > |-
B o----- £ > j_
SALIDA
A
B
OV
OV
SALIDA
A»
j> f
OV
OV 6V
5.4V
6V OV
6V 6V
5.4V
B o-
—-
5.4V
L a salida no alcanza los 6 volts totales cuando
es alta por que los diodos requieren un voltaje
en sentido directo de 0,6 volts. Este voltaje es
substraído del voltaje de salida. (En electrónica
un diodo de silicio causa una "caída de voltaje"
de 0,6 volts).
A
B
SALIDA
OV
OV
OV
OV
6V
,5V
6V
6V
OV
,5V
6V
5.4V
Al co m p lica rse más los c irc u ito s , las
ilustraciones pictorales no son practicas. Por
esto, en esta página se introduce ios diagramas
de circuitos para cada uno de los dos dibujos
pictoriales m ostrados arriba. Más tarde
entraremos a los diagramas de circuitos. Por lo
mientras, la siguiente página muestra más de
estos....
COMPUERTAS CON TRANSISTORES
La caída de voltaje en los diodos de las compuertas hacen necesaria una amplificación para conectar en
conjunto una serie de compuertas. Puesto que los transistores pueden suministrar la amplificación necesaria,
¡los transistores pueden funcionar como compuerta!. Se pueden utilizar tanto, bipolares como de efecto de
campo. En esta pagina se muestran los diagramas de circuito para algunas de las compuertas de transistores
bipolares mas simples. Juntos forman la familia lógica digital de transistor - resistencia. Usted puede reproducir
estas compuertas. Pero la razón principal de que estén aquí es para darle una apreciación de las compuertas
de circuitos integrados que estaremos viendo muy pronto.
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
COMPUERTA "NOT" (INVERSOR)
Cuando la entrada in está (en +v (binario 1 o alto), el transistor q1 se
enciende (on) y conecta la salida out directamente a tierra (binario
o bajo). Cuando in es baja, q1 conmuta a off y out se vuelve +v
(a través de r1). Las compuertas "not" como esta hacen posibles
nuevas compuertas lógicas importantes.
ENTRADA
SALIDA
L
H
H
L
SALIDA
Bc
COMPUERTA NAND” (NOT-AND)
COMPUERTA "AND"
A
B
SALIDA
A
L
L
L
L
L
H
L
H
L
L
H
H
H
L
L
H
L
H
H
H
H
H
H
L
Utilice un transistor 2n2222 o cualquier npn de
propósito general para todas estas compuertas
B
SALIDA
La función "not" está "integrada" ( no se requiere de
un transistor extra).
COMPUERTA "ÑOR"
COMPUERTA "OR"
A
B
SALIDA
A
B
L
L
L
L
L
H
L
H
H
L
H
L
L
H
L
H
L
H
H
H
H
H
H
+V para todas estas compuertas puede ser + 3 a
+9 volts.
SALIDA
L
C om o la com puerta "nand", la función "not" está
integrada.
Antes de seguir con los circuitos integrados digitales, veamos los símbolos para los variados tipos de compuertas.
Este también es buen momento para introducir varias compuertas que todavía no hemos tomando en cuenta.
COMPUERTA "AND" COMPUERTA "NAND"
COMPUERTA "NAND"
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COMPUERTA "OR"
COMPUERTA "ÑOR"
■SALIDA
=
f >
A
B
SALIDA
L
L
L
H
H
H
L
H
H
H
H
L
B
SALIDA
L
L
L
H
H
L
H
L
L
H
H
L
A, —
Di —
COMPUERTA "EXCLUSIVE OR"
SALIDA
A
’ >C ----- SALIDA
1
COMPUERTA "EXCLUSIVE ÑOR"
A
B
SALIDA
L
L
L
L
H
H
L
H
H
H
H
L
A — M T"
B
BJ
— tL ~ * /
JQ ----- SALIDA
A
B
SALIDA
L
L
H
L
H
H
L
H
H
L
L
H
Las compuertas lógicas con más de dos entradas se muestran abajo y son llamados circuitos lógicos porque
realizan decisiones lógicas. Las compuertas lógicas tienen frecuentemente mas de dos entradas. Adicionalmente
las entradas incrementan la decisión de energizar una compuerta. Estas también incrementa el numero de
modos de conexión de las compuertas para conectarse de una a otra y formar circuitos lógicos digitales
avanzados. Aquí se muestran dos ejemplos:
COM PUERTAAND DE TRES ENTRADAS
A
B
C
COMPUERTA NAND DE TRES ENTRADAS
A
B
C
SALIDA
L
L
L
L
L
L
H
L
L
H
L
L
A ---- ------X
B ----V —
C
L— 7
C
SALIDA
L
L
H
L
H
H
H
L
H
A
B
L
L
L
L
H
H
L
L
H
H
H
H
L
L
H
L
L
L
H
L
H
H
H
L
H
H
L
L
L
H
H
H
L
H
H
H
H
H
H
H
H
H
L
COMPUERTAS DE UNA ENTRADA
La compuerta "not" o inversor es muy importante ya que puede invertir la salida de otra compuerta. Por eso
hablando estrictamente, el inversor no es un circuito que hace decisiones (como las compuertas con dos o
mas entradas). Una compuerta relativamente parecida al inversor es el compensador (buffer), un circuito no
inversor que aísla las compuertas de otros circuitos o permite controlar cargas mas grandes de lo normal. Los
inversores de tres estados y compensadores tienen una salida que puede ser desconectada electrónicamente
de la memoria del circuito. La salida es entonces alta o baja.
BUFFER
INVERSOR (NOT)
IN ------
IN
OUT
L
L
H
H
IN -----
- OUT
IN
OUT
L
H
H
L
INVERSOR DE 3 ESTADOS
BUFFER DE 3 ESTADOS
CONTROL
CONTROL
CONTROL
OUT
IN
OUT
L
L
L
H
L
H
H
X
Hl-Z
"X" SIGNIFICA "NO IMPORTA" !
1
IN ___
CONTROL
JX >------0UT
L
H
IN
OUT
L
H
H
L
X
Hl-Z
Hl-Z SIGNIFICAALTA IMPEDANCIA DE SALIDA
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CANAL DE ALTA VELOCIDAD DE DATOS (DATA HIGHWYAS)
Frecuentemente los circuitos hechos de compuertas intercambian información (binario codificado como niveles
de voltaje ceros y unos o y 1 o bajos y altos), la información es usualmente enviada por alambres llamados
buses (pistas). Un bus es como un canal de alta velocidad de datos. Puede ser un cable a través del cual envía
la información en serie (bit por bit). O pueden ser ocho ( o mas) alambres a través de los cuales la información
es enviada en paralelo (un byte o mas a la vez). En ambos casos, por supuesto, se requiere de una tierra para
completar el circuito.
VIGILANTES DE TRAFICO DE 3 ESTADOS
Las compuestas de tres estados pueden detener "los embotellamientos de tráfico" en los buses. Por ejemplo:
CONTROL
CONTROL
IN •
CONTROL
IN
IN
Únicamente entran al bus de datos
seleccionados por el buffer (control = I).
COMO SE UTILIZAN LAS COMPUERTAS
Las compuertas pueden ser utilizadas individualmente o conectadas conjuntamente para formar una "red" de
compuertas llamadas un circuito lógico. Casi todos los circuitos lógicos pueden ser reemplazados por uno de
la siguiente categoría: Combinacional o secuencial.
CIRCUITOS LOGICOS COMBINACIONALES
Los circuitos lógicos combinacionales responden a los datos entrantes (0 y 1) casi inmediatamente. (Esto
tendrá más sentido cuando lea cerca de los circuitos secuenciales). Los circuitos lógicos combinacionales
pueden ser muy simples o inmensamente complicados. Virtualmente cualquier circuito combinacional puede
ser ¡mplementado únicamente con compuertas "nard" o "ñor". Como estos circuitos de compuertas "nand"....
COMPUERTA "NAND" DE 4
ENTRADAS
INVERSORES
BUFFERS
COMPUERTA "AND"
conexión ce tierra
que debe estar
p r e s e n t e
usualmente la tierra
es el común para la
entrada y la salida.
COMPUERTA "OR EXCLUSIVA"
COMPUERTA "OR"
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COMPUERTA "ÑOR EXCLUSIVA"
COMPUERTA "ÑOR"
COMBINACION DE DIFERENTES COMPUERTAS
Aquí hay dos ejemplos de redes combinacionaíes que utilizan mas de un tipo de compuerta (¡Recuerde,
ambos circuitos pueden elaborase completamente con compuertas "nand"!).
SELECTOR DE DATOS
DECODIFÍCADOR BIANRIO A DECIMAL
Los datos en a o b son dirigidos a la salida bajo control
de la entrada selector de datos (las "direcciones").
Este circuito se puede expandir para incluir muchas
mas entradas y direcciones:
hste convierte un número binario de dos bits
a su equivalente decimal.
AMBOS
B
0
1
2
L L
L H
H L
H H
L
H
H
H
H
L
H
H
H H
H H
L H
H L
A
3
SIGNIFICAN
SIN
c r r- J
CONTACTO
REDES COMBINACION AL L.6 AVANZADAS
Aquí se muestran algunos ejemplos de cuatro familias principales de redes cornbinacionales. Esta y otras
familias de redes están disponibles como circuitos integrados. Las cajas que aquí se muestran son símbolos
de circuito lógicos que representan redes complicadas de compuertas.
PEMULTIPLEXOR
MULTIPLEXOR (SELECTOR DE DATOS)
SELEC
A - *"
B *"
—► OUT
~
t
X
Y -D A T A
X
X
OUT
L
L
A
B
OUT—
X
Y
IN TO...
L
L
A
L
H
B
c—~
L
H
H
L
C
H
L
C
D **
H
H
D
H
H
D
CODIFICADOR
DECODIFICADOR
Convierte decimales y otros
datos a binarios, Utiliza
compuertas "or"
Convierte binario a decimal y
bcd a dígitos decimales en
pantallas digitales.
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EL ABC DE LA ELECTRONICA
CIRCUITOS LOGICOS SECUENCIALES
El estado de la salida de un circuito lógico secuencial es determinado por el estado previo de la entrada. En
otras palabras. Los bits de datos se mueven a través de circuitos secuenciales paso por paso. Frecuentemente
los datos avanzan un paso cuando se recibe un pulso de reloj, (un circuito que emite un flujo estable de
pulsos). El bloque integrado de lógica secuencial es el flip-flop.
Q
El flip-flop tipo "rs" básico (set-reset) también
llamando de avalancha. Las salidas están
siempre en estados opuestos. Significa
"no" q)
S
L
H
R
Q
Q
(DISALLOWER)
H
L
L
H
H
L
Q
H
H
NO CHANGE
Q = NOT Q (IF Q = O, Q = 1)
s
Flip-flop tipo "rs" con reloj este avalancha
ignora los datos en s y r hasta que el
pulso de reloj llega ( o se activa)
entonces cam bia los estados de
las salidas
Q
R
L
L
L
H
H
H
L
H
NO CHANGE
L
H
H
L
(DISALLOWED)
Flip flop d (dato o delay) el flip flop d
almacena las salidas presentes entre los
pulsos de reloj.
D
01
S
0
VALID AFTERCLOCK
PULSE ARRIVES
L
H
L
H
(OR)
O
1
H
L
O
1
1
O
Flip-flop tipo "jk" el flip-flop jk permite a
ambas entradas estar altas, (en cuyo
caso sus salidas "se encienden o
apagan" o switchean su estado en
cada pulso del reloj).
CLOCK
K
L
H
H
H
L
H
DI
J
L
L
O
VALID AFTER CLOCK
PULSE ARRIVES
NO CHANGE
L
H
H
L
"TOGGLE"
VALID AFTER CLOCK
PULSE ARRIVES
Valido d e sp u é s del pulso de
reloj
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
FLIP-FLOP TIPO "T" (ENCENDIDO O APAGADO)
SALIDA ( RANGO DE ENTRADA 1/2)
- ENTRADA
La salida de q es baja (o alta) para cada pulso
de entrada. Por lo tanto los pulsos de entrada
se dividen en
Q
T
y U ~ L T L
Q
AQUI SE MUESTRAN VARIOS MODOS PARA HACER UN FLIP-FLOP TIPO "T":
CLOCK
S
Q
Q hU
R
Q
Q
HIGH —
CLO CK
D
J
K
Q
CLOCK
Q
—
►
T
REGISTRO DE ALMACEN DE DATOS FLIP-FLOP TIPO
"D"
Aquí se muestra como cuatro flip-flops tipo "d" forman un registro de almacenamiento o memoria que "carga"
(guarda) la palabra de 4 bits en las entradas a, b, c, d cuando la entrada del contador es "cronometrado"
(pulsado) se encuentran disponibles muchos tipos de ic de registros.
B
D
CONTADOR FLIP-FLOP TIPO "T"
Aquí se muestra como cuatro flip-flops tipo "t" forman un contador binario
de 4 bits.
H=1 L=0 ■
Cada fip-flop "t" divide los pulsos entrantes en dos. Como lo revela la
tabla de verdad, el resultado es 0000 — 1111 conteos binarios. ( El contador
reinicia desde 0000 después del pulso numero 16). Existen muchos tipos
de ic contadores, de los cuales muchos Incluyen características especiales
(conteo hacia arriba o abajo, reinicio o reset, etc.)
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■ENTRADA
CORTADA
CONTEO
D
c
B
A
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
2
0
0
1
0
3
0
0
1
0
4
0
1
0
0
5
0
1
0
1
6
0
1
1
0
7
0
1
1
1
8
9
1
0
0
0
1
0
0
10
1
0
1
0
1
11
1
0
1
1
12
1
1
0
0
13
14
1
1
1
1
0
1
0
15
1
1
1
1
1
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SISTEMA LOGICO COMBINACIONAL-SECUENCIAL
Abajo se muestra cómo dos circuitos lógicos integrados combinacionales y secuenciales pueden tomar un
circuito contador decimal, un sistema lógico digital muy simple.
1 EL DIAGRAMA DE BLOQUES
El contador bcd avanza un conteo por cada pulso
entrante. Cuando el contador alcanza 1001 (9 en
decim al), el contador se reinicia a 0000. El
decodificador activa los segmentos apropiados de un
display tipo led.
2 EL DIAGRAMA DE CIRCUITOS
12
ENTRADA
DE CONTEO
14
7490
2
7490 = CONTADOR
3
7448 = DECODIFICADOR
6
7
1
9
1
8
2
11
6
7
LAS RESISTENCIAS
R1 - R9 PROTEGEN
AL DISPLAY TIPO
LED DE EXCESIVA
CORRIENTE
3 EL CIRCUITO REAL.
AL CATODO
COMUN
DEL DISPLAY
B
C
7490
7448
|2
EL DIODO
DA UNA CAIDA
DE 6 V
A 5.4 V
|3
A
¡4
D
¡6
8
¡7
C
D r
(
<l H B =
I--------<L H B =
t
I—
D
jb
r
,
U—jí
l 14t l-------- )
<c.H
A
-------- (^
< U &
i
r
^ i -------- L
AL CATODO COMUN■i —
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FAMILIAS DE CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES
Existen más de dos docenas de familias principales de
circuitos integrados bipolares y mos. Cada ic (o chip)
contiene una red lógica especifica o varios tipos de
funciones lógicas. Aquí se muestran algunas de las
familias de ic digitales principales:
CIRCUITOS INTEGRADOS DIGITALES BIPOLARES
1. Lógica de transistor a transistor (ttl). La familia mas grande y lamas popular de los circuitos integrados
digitales. Pueden cambiar de estado mas de 20,000.000 veces por segundo. A muy bajo precio. Desventaja:
Se deben energizar con una fuente de 5 volts. Utilizan mucha corriente. (Las compuertas individuales requieren
de 3 o 4 mili amperes). El mas utilizado es el de la serie 7400. El 7407, por ejemplo, contiene 4 inversores.
2. TTL schottky de baja potencia (LS). El mas reciente tipo de ttl que consume únicamente el 20% de potencia.
Desventaja: Mas costoso que el ttl estándar. El mas utilizado es el de la serie 74LS00.
Cl DIGITALES CON MOSFET
1. Los mos de canal p y n (pmos y nmos). Contienen mas compuertas por chip que el ttl. Son chips de varios
propósitos especiales (microprocesadores, memorias, etc.). Desventajas: Pocas replicas para los chips de
varios populares ttl. Mas lentos que el ttñ. Pueden requerir dos o mas fuentes de voltaje. Puede ser dañado
descarga eléctrica estática.
2. Mos complementarios (cmos) crecimiento muy rápido y los mas versátiles de la familia de ic digitales.
Hay versiones de cmos de los chips ttl mas populares. Una serie utiliza los mismos números de asignación.
El 74c04 por ejemplo, es el cmos equivalente de ttl 7404. Los nuevos cmos de alta velocidad son tan
rápidos como el ttl. La mayoría de los cmos tienen un rango amplio de voltaje de alimentación (Típicamente
+3 a 18 volts). Utiliza menos energía que cualquier otra familia de ic digitales. (Las compuertas individuales
requieren 0,1 de mili ampere). Desventaja: Puede ser dañado por descarga electrostática. Los ic cmos mas
utilizados son las series 74C00 y 4000.
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7.
CIRCUITOS INTEGRADOS LINEALES
Los niveles de voltaje de entrada y salida de los circuitos integrados lineales pueden variar en un rango muy
amplio, el voltaje de salida es proporcional al voltaje de entrada. Por lo tanto, una gráfica de las entrada contra
la salida es una línea recta (lineal=. Existen muchos tipos de ic lineales. Únicamente loss principales ic se
cubren aquí. Primero vamos a comparar los circuitos básicos lineales y digitales:
EL CIRCUITO LINEAL BASICO
Un transistor de efecto de campo o bipolar puede operar como un circuito lineal o digital. En ambos casos, el
transistor puede invertir la señal a su entrada. Abajo de muestra como un transistor bipolar npn puede
desempeñar las cuatro funciones:
D IG ITAL :
j a
" a
DIGITAL:
El transistor Q1 es utilizado como un interruptor.
Cuando la entrada está cerca de +v (o alta), Q1 se
enciende y el Ied1 se ilumina. Cuando la entrada
esta cerca de tierra (o baja)m, Q1 se apaga. El led 1
se apaga y permite que el Ied2 se ilu m in e. (R2
controla la corriente a través de ambos leds). Este
circuito es entonces un buffero un inversor digital.
L IN E A L :
/
LINEAL:
Aquí Q2 es un amplificador que opera sobre todo el
rango de encendido total a apagado total. R4 y R5
forman un divisor de voltaje que aplica un voltaje
pequeño a la base de Q2 para que se conserve
polarizado aun en ausencia de voltaje de entrada.
Esto permite a Q2 operar en el modo lineal. Cuando
el voltaje sube, el led 3 brilla mas intensamente y
el led 4 se oscurece.
AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Los am plificadores operacionales ( u "opamps") son hasta el momento los mas versátiles de los ¡es lineales.
Estos son llamados am plificadores "operacionales" ya que estos fueron originalmente diseñados para
desem peñar operaciones matemáticas. Los opamps amplifican la diferencia entre los voltajes o señales
aplicadas a sus dos entradas. El voltaje aplicado a una entrada solamente será amplificado si la segunda
entrada es aterrizada o mantenida a algún nivel de voltaje.
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EL A B C D E LA ELECTR ON IC A
OPERACION DEL OPAMP
El opamp tiene una entrada inversora y una no inversora. La polaridad de un voltaje aplicado a la entrada
inversora es invertida en la salida.
JT.
T T
IN
OUT
SIMBOLO
DEL OP-AMP
_TL
MODO INVERSOR
"RETROALIMENTACION DEL OPAMP
Los circuitos que se muestran aquí arriba permiten al op-amp operar a sus niveles máximos de ampliación o
(ganancia). Usualmente la ganancia es reducida a la entrada
inversora (-) por ejemplo :
V IN
REALIMENTACION
-A A A
V OUT
AMPLIFICADOR
INVERSOR
GANANCIA = R 2/R 1
V o u t = - V IN
(R2 / R1)
MODO INVERSOR
Comparador opamp
Cuando es operado sin una resistencia de retroalimentación (r2 de arriba), el voltaje de salida oscilara desde
un nivel completamente apagado a un nivel completamente encendido (o viceversa) cuando los voltajes
aplicados a las entradas son diferentes, ¡aunque sea únicamente por 0.001 volts!. Este modo de trabajo
parecido al digital hace posible varias aplicaciones útiles.
Tipos de amplificadores operacionales
Se pueden encontrar opamp con mosfet o bipolares. Algunos opamp bipolares tiene entradas fet o mosfet
para suministrar una impedancia muy alta de entrada. Varios opamps diferente son fabricados en su solo ic
que pueden incluir mas de cuatro opamps individuales.
TEMPORIZADORES
Cuando opera como un comparador, el opamp puede ser utilizado como un temporizador. Esto requiere un
circuito RC (resistencia capacitor) como este:
+gv
CIRCUITO RC
GRAFICA DE CARGA DEL RC
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TEMPORIZADOR
EL ABC DE LA ELECTRONICA
En el diagrama del circuito (arriba a la derecha), R1 y C1 forman un circuito RC, C2 se carga gradualmente a
+9 volts a través de R1. Cuando el voltaje en C1 excede el voltaje de referencia suministrado a la entrada no
inversora del opam su salida oscila de alto hacia bajo y el led se ilumina. El retardo de tiempo se puede
cambiar alterando los valores de R1 y C1 o ajustando R2 Descargue C1 para un nuevo ciclo (utilice el
interruptor de botón de presión).
Cl
temporizador - elsencillo circuito de arriba esel ingrediente clave de la mayoría de los circuitos integrados
temporizadores. Lamayoría incluye una salida flip-flop para dar una salida alta o baja definitiva. Algunos
incluyen un contador binario que avanza un conteo por periodo de retardo (o ciclo). El temporizador se
recicla cada vez que el conteo avanza. Un decodificador en la salida del contador permite retardos completos
de días a años o mas según sea seleccionado se encuentran disponibles ambos temporizadores bipolares
y tipo cmos.
Hecho famoso: Las computadoras analógicas utilizan ocmps para resolver ecuaciones complejas!.
GENERADORES DE FUNCION
CUADRADA
_
n
_
n
_
a
n
y \
TRIANGULAR
SENOIDAL
j \
/
\
Estos ics generan varios tipos de ondas de salida
como los que aquí se muestran. La frecuencia de las
ondas se puede controlar por un circuito re extrem o.
r
REGULADORES DE VOLTAJE
Los reguladores de voltaje convierten un voltaje aplicado a su entrada a un voltaje fijo o variable (pero usualmente
mas bajo). En la mayoría, se aplica un voltaje fijo de referencia a la entrada no inversora de un opamp. El
voltaje de referencia (o vref) es entonces amplificado por la relación de retroalimentación y las resistencias de
+V
entrada (la ganancia).
Si una de las resistencias es un potenciómetro, el
voltaje de salida (v out) puede ser variado de v ret a +v (el
chip de fuente de voltaje). Los reguladores ic actuales
incluyen transistores extra para suministrar v ret y permitir
que el chip maneje cargas que requieren mayor
potencia que las que el opamp puede soportar por si
solo.
- V OUT
REGULADOR DE VOLTAJE BASICO
Cl reguladores
Varios tipos de ic reguladores de salida variable o fija se encuentran disponibles en las tiendas de electrónica.
La mayoría son instalados en encapsulados fabricados de metal o que tienen variaciones para disipar el
calor excesivo en el aire ambiental. Precauciones de seguridad estándar.
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OTROS ICS LINEALES
Existen circuitos integrados con num erosas funciones espaciales, de las cuales m uchas de estas están
incorporadas en los opam ps. Por ejem plo:
Amplificadores de audio - se pueden encontrar varios tipos. Algunos incluyen dos am plificadores en un chip
(para sonido estereo).
Mallas de fase cerrada- basado en una antigua pero inteligente idea en la cual un oscilador integrado en
un chip duplica (rastrea) la frecuencia de una señal entrante. Utilizada para detectar la presencia de
ciertas frecuencias (com o los tonos del teléfono) y para desm odular las señales de radio fm.
O tro s los lin e a le s - e x is te n v a rio s tip o s de c h ip s in c lu id o s en te lé fo n o s , radio, tv, y co m u n ic a c io n e s
de co m p u ta c ió n . T am bién, m u c h o s tip o s de ios q ue d e te cta n la te m p e ra tu ra , lu z y presión.
8. CONSEJOS PARA EL ENSAMBLE DE CIRCUITOS
Existen varias maneras de fabricar versiones permanentes o temporales de circuitos electrónicos. En este
capitulo veremos algunos consejos para el ensamble de circuitos que pueden ser de gran utilidad.
_
m
C IR C U IO S TEMPORALES
Siempre es recomendable construir una
versión temporal de un circuito antes de
ensamblarlo de forma permanente.
Posteriormente usted puede realizar
cambios y averiguar que tan bien opera el
circuitos. Hasta el momento la herramienta
mas importante para el ensamble de
circuitos temporales es la placa modular de
contactos de presión o protoboard. Es
buena idea tener varias de ellas en su
mesa de trabajo. Estas le permitirán
construir circuitos enteros en minutos.
Utilice "puentes" de alambre para
interconectar partes de los pines que no
sean insertados en la misma columna de
las terminales. Para evitar que se doblen
sus pines (le pueden pinchar los dedos),
tenga mucho cuidado al instalar o remover
los ics.
TABLILLA DE
EXPERIMENTACION
MODULAR
£3000 □COCP
ljiJDDO ¡3 2 3 g g
CORTE MOSTRANDO
LAS CONEXIONES
DE LAS TERMINALES
COMUNES
Consejo: Coloque la tablilla en una base y adicione
potencióm etros, baterías, leds, interruptores etc.
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CIRCUITOS PERMANENTES
Con la excepción de algunos circuitos m uy sim ples, la m ayoría de los circuitos perm anentes son
ensam blados de alguna form a en tarjetas de circuitos.
CONSTRUCCION DE UNA TARJETA PERFORADA
Las terminales de los componentes se insertan a través de las
perforaciones de una tarjeta fenólica o similar y se sueldan por
el lado posterior de la tarjeta. Frecuentemente se deben utilizar
alambres de conexión aislados. Una vez ensamblado, los
circuitos de tarjeta perforada" son difíciles de reparar ya que
los pines de ios componentes frecuentemente son trenzados y
soldados.
COMPONENTE
CONEXION DEL
COMPONENTE
(REQUIERE SOLDADURA)
CONEXION ENROLLADA
La manera mas rápida de ensamblar circuitos que utilizan varios ics. Utilices los sockets de ic de conexión
enrollada (con pines de conexión cuadrados). Se encuentran disponibles ambos tipos de herramientas
enrolladoras, las manuales y las motorizadas. Si usted utiliza el tipo que requiere que alguna parte del aislamiento
del alambre sea removido, enrolle algunas vueltas de alambre aislado alrededor de pin de conexión para
fortalecer la conexión.
i— fr Jh - J
MEJOR
-J '
DIFICIL PARA HACER CAMBIOS
TARJETA
I
1
CONECTORDEL
ALAMBRE ENROLLADO
<
i
í
DIFICIL PARA HACER CAMBIOS
CIRCUITO IMPRESO (PCB)
Suministra la apariencia más nítida y profesional de un circuito completo. No se requieren de sockets, pero los
pines de los componentes se deben soldar en las guías de cobre del circuito. Los diseñadores utilizan dos
tipos que son:
1. Tarjetas de rejilla perforada pre grabada tiene una plataforma de soldadura en una laminilla de cobre en
cada orificio. En varias filas de tableros de orificios son contactadas por unas tiras laminadas de cobre comunes
(como la placa modular de contactos). Usualmente es necesario unir algunos de los contactos en la tarjeta con
"puentes" (de longitudes cortas de conexión aislada o conexión enrollada).
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2. Tarjeta de circuito impreso personalizadas son fabricadas aplicado una
cinta o cubierta química a la laminilla de cobre limpia de un tarjeta fenólica. El
cobre descubierto es entonces químicamente removido, dejando atrás un patrón
de pistas de cobre. Luego se hace una perforación para dejar los oficios para
los pines de los componentes. Toma demasiado tiempo, pero produce circuitos
impecables.
COMPONENTE
COBRE
SOLDADURA
Instrucciones para la fabricación de circuitos impresos para aplicaciones especificas.
Como su nombre lo indica, sirven para un aplicación especifica, o sea que un circuito de un radio
exclusivamente para el radio (al contado de las tarjeta universales para prototipos y desarrollos
electrónicos) el proceso de fabricación para un circuito impreso es:
- Corte del material al tamaño deseado.
-Se pule la superficie de cobre con una lija fina o con una fibra "scotch brite" para quitar el recubrimiento
antioxidante que trae el material desde fabrica, y para limpiar la superficie de cualquier impureza u óxido.
-Elaboración del diseño de pistas para crear el circuito de interconexión de todos los componentes basado
en el diagrama del circuito electrónico.
-Dibujar las pistas con marcador de tinta indeleble, con plantilla de símbolos transferbies "master Circuit", con
algún método térmico, etc, sobre la superficie de cobre del material.
-La placa se coloca en un recipiente de vidrio o plástico con solución química de cloruro férrico "master
Circuit" agitando hasta que todo el cobre sin dibujo sea removido.
-Se enjuaga la placa con agua abundante para quitar todo rastro de solución química.
-El marcador, los símbolo o los trazos se limpian con una fibra o con solvente, con la finalidad de que
queden ias pistas con el cobre expuesto y más adelante se puedan soldar.
-Perforar con taladro y brocas de carburo tungsteno o brocas convencionales, en los lugares y con
diámetros adecuados a la ubicación y el tamaño de los componentes.
-Pulir la superficie con lija fina y recubrir con barniz antioxidante
-En algunos casos se cubren las pistas con una mascarilla antisoldante de color verde, que facilita la
soldadura por inmersión en crisol.
-En la cara opuesta se imprime o dibuja la asignación e componentes, así como leyendas para facilitar la
ubicación y ensamblan de los componentes.
Por último se ensamblan y se aplica soldadura a todos los componentes.
COMO SOLDAR
Es in d isp en sab le l . p ractica de una buena so ldadura para la operación eficaz de un circu ito con
co nexion es so ld ad as. A q u í se m encionan seis pasos para realizar una so ldadura exitosa:
1. Siempre utilice un cautín de baja potencia (25 o 40 watts). Asegúrese de estañar la terminal de acuerdo a
las instrucciones del fabricante.
2. Siem pre utilice soldadura de
"núcleo de resina" cuando soldé com ponentes electrónicos. Nunca utilice soldadura de núcleo de ácido ya
que oxidara el pin soldado.
3. La soldadura no se adhiere a la pintura, grasa, aceite, cera o aislador derretido. Remueva toda la materia
extraña con un solvente, cepillo de acero o lija. Siempre pula el laminado de cobre de una tarjeta pe con un
cepillo de acero antes de soldar. (El cobre debe estar brillante).
4. Para soldar, primero caliente la conexión por pocos segundos (no la soladura) con la punta del cautín.
Luego deje el cautín en el lugar y aplique soldadura.
5. Permite que la soldadura fluya a través y alrededor de la conexión antes de retirar el cautín. No aplique
dem asiada soldadura o mueva la conexión antes de que se enfríe.
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6. Mantenga la punta del cautín limpio y brillante, retire lc¿&xesiduos con una esponja mojada.
CABLE DE
ALIMENTACION
ELEMENTO DE
CALENTAMIENTO
MANGO AISLADO
TARJETA
TOS 30 B ÜTO ^ \
/
sano úoom n aa m
^
Precauciones al soldar
1. Un cautín de soldadura callente puede
quemar u dedo o incluso iniciar fuego. Tenga
cuidado!.
2. Desconecte el cautín cuando no lo este
utilizando.
3. Asegúrese de que el cable de alimentación
no se encuentre donde usted se puede
enredar.
(S O S TE N G A LAS P A R TES EN SU LUG A R C O N C IN TA)
ENERGIZANDO CIRCUITOS ELECTRONICOS
Fuente de voltaje a batería
Varios circuitos utilizan muy poca energía y pueden ser energizadas por baterías. Esto mantiene el circuito
completo compacto y le permite ser operado en cualquier lugar.
energía solar
Las celdas solares pueden energizar sus circuitos directamente. O pueden utilizar un grupo de celdas solares
para cargar una batería recargable.
energía de línea
Las celdas mas simple de alimentación de linea es el muy conocido adaptador de ca. Estas unidades modulares
son compactas y fáciles de utilizar. Se encuentran disponibles las unidades que tienen varios voltajes de
salida y de corriente. Usted puede fabricar su propia fuente de alimentación de linea utilizando un ic regulador
de voltaje.
Precaución
La seguridad debe ser su primer interés cuando construya su propia fuente de alimentación de línea. El cable
de alimentación debe estar protegido de las orillas filosas de un orificio barrenado en un gabinete de metal,
utilice una cubierta de goma, llamada gromet todas las conexiones a la línea de ca deben estar adentro y en
una caja totalmente cerrada!. Al dejar tales conexiones expuestas al exterior representa un peligroso potencial
de choque. Asegúrese que todos los componentes que se conectan a la linea de c.p. ^Interruptores, fusibles,
transformadores, etc.) Reúnan o excedan los requerimientos de su circuito.
RESUMEN DE ENSABLE DE UN CIRCUITO
El recordatorio de este libro incluye los circuitos que usted puede
ensamblar rápidamente en un protoboard. Es posible que usted
quiera fabricar versiones permanentes de algunos. Para mejores
resultados, diseñe el producto cuidadosamente. Un proyecto
ensamblado impecablemente sera mas eficaz que los
ensamblados desordenadamente.
P R O Y E C TO
PU LC R O
r............i
O
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o
(g)
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100 CIRCUITOS ELECTRONICOS
A continuación se presenta una colección de 100 circuitos electrónicos. He ensam blado cada circuito para
asegurarm e que todos operen correctamente.
Selección y sustitución de componentes
Usted puede encontrar la mayoría de los componentes en tiendas de steren. Ahorre tiempo y haga una lista de
lo que necesite antes de visitar nuestras tiendas. (Usted puede encontrar los números de parte actuales en el
último catalogo de steren, o visitando la pagina www.steren.com.mx) si un componente no se pudiese
conseguir intente con algún otro, algunas veces puede sustituir componentes, por ejemplo es correcto sustituir
transistores npn de switcheo por algún otro (2n3904 por 2n2222, etc.) se pueden usr valores cercanos de
resistencias y capacitores (resistencias de 1k2 por 1 k o capacitores de 0.33mf por 0.47 mf) siempre respete los
rangos de voltaje o potencia.
Cuando un circuito no opera
Asegúrese que el circuito reciba la energía adecuada. O si usted siente un componente caliente, inmediatamente
desconecte la energía y siga estos pasos: Vuelva a verificar todas las conexiones, (¿algún cable fallante?,
¿esta un pin de algún ic doblado?, ¿mala soldadura?, ¿esta un cable en corto circuito?, esta un diodo
conectado inversamente?). ¿Esta defectuoso un componente?. Algunas veces, especialmente cuando los
pines de la fuente de poder es de mas de 6 pulgadas de largo, los circuitos ic operaran inapropiadamente o
no del todo hasta que conectan a la tarjeta. ¿El circuito publicado tiene un error?
Primero seguridadAsegúrese de seguir las precauciones apropiadas cuando trabaje con circuitos energizados de líneas de ca.
Tenga cuidado cuando soldé. Los circuitos con bocinas pueden producir sonidos muy altos. Mantenga su
distancia, y no utilice audífonos.
LLendo mas allá:
Trate de experimentar con los valores de los componentes en los circuitos re. Trate de sustituir otros dispositivos
de salida en circuitos que manejan relay’s, buzzer’s, etc. (asegúrese de cubrir las especificaciones de voltaje
y de corriente, use la ley de ohm si fuese necesario, agregue un resistor en serie para limitar la corriente) antes
de construir una versión permanente de un circuito siempre ensamble y pruebe en un protoboard. Finalmente,
asegúrese de tener una guía como el manual nte y algunos otros libros de electrónica para circuitos mas
avanzados para información de nuevos desarrollos.
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CIRCUITOS CON DIODOS
Los diodos tienen muchas aplicaciones. A continuación se muestran algunos circuitos típicos:
Diodos de pequeña señal y rectificadores.
REGULADOR DE VOLTAJE
REDUCTOR DE VOLTAJE (V DROPPER)
- t > h
+V
R1 - VER REGULADOR
DEL DIODO ZENER ( P-103)
+V
D1
V
out
LOS DIODOS DEBEN
TENER LA OPACIDAD
DE POTENCIA ADECUADA
(P = V X I )
= n x 0.6 v
V -0.6
LOS DIODOS
V , R1
DEBEN TENER
LA CAPACIDAD
DE POTENCIA
ADECUADA
(VER P 103)
D2
V -1 .2
Dn
— ► V - (n x 0.6 V)
Uno o mas diodos de silicio
Pueden reguiar un voltaje en
Pasos de 0,6 volts
EJEMPLO
CARGA
(RL)
6V
fuente de poder de 9 volts.
5.4 V
Esta es una línea de ca básica operada por una fuente de poder de 9 volts. Para fluctuación baja (ca superpuesta
en v out), utilice un valor mayor para c1. (Esta bien adicionar uno o mas condensadores (en) en paralelo con c1
para una mayor capacitancia). Los condensadores deben tener un voltaje de operación de cc (wvee) de al
menos 12 volts. El rectificador tipo puente b1 debe tener un voltaje pico inversor (piv) de al menos 12 volts. T1
y b1 deben tener rangos adecuados de potencia y corriente. ( Utilice la ley de ohm..) precaución;: Debe aislar o
encerrar todas las conexiones de linea de ca! El cable de alimentación debe estar desconectado cuando
ensamble o de servicio al circuito!.
DUPLICADORES DE VOLTAJE
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+
^ D1
C1 :
+
ENTRADA
\
------ ►+
SALIDA
(2V in )
02
( V lN )
CONVENCIONAL
CASCADA
Estos circuitos entregan aproxim adam ente el doble de un voltaje de c.a. entrante. La salida es c.c. Utilice
capacitores y diodos con capacidad para el doble de voltaje de entrada. La fluctuación de salida (h) puede
reducirse utilizando valores m ayores para c1 y c2.
El duplicador con puente es más eficiente que el
doblador de cascada convencional. Ya que se
pueden comprar los puentes ya integrados.
CUADRIPLICADOR DE VOLTAJE
cuadriplica y convierte a cc
un voltaje entrante de ca.
TRIPLICADOR DE VOLTAJE
V triplica y convierte a cc
Un voltaje entrante de ca
C2, d 1, d2, d3 con capacidad>2vin
D1
ENTRADA
(V IN)
C3:
D2
SALIDA
(3V in )
ENTRADA
(V IN)
X
C1
SALIDA
(4V in )
D3
C4=F
C2
D4
MULTIPLICADOR TIPO CASCADA
Circuitos con diodos zener
Agregue mas etapas para mayor
multiplicación, todos los componentes
deben tener capacidad >2 V in
SALIDA DE 8 V
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I
N
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Este circuito entrega un voltaje estable (Vout) hacia una carga a
partir de una fuente no regulada (como una batería). Vin puede
variar, pero al menos deberá ser un volt mas grande que Vo. Il
puede variar de OmA a un máximo establecido. I no cambia si II
cae a omA puesto que I=Il + lz sube cuando I cae. En otras
palabras el reulador siempre usa la misma corriente aun cuando
la carga se retira. Precaución: D1 y R1 deben tener rangos de
potencia adecuados, use la ley de Ohm.
II = máxima corriente de carga
lz = máxima corriente zener
I = corriente en r1
Vz = voltaje del zener
Pz = potencia del zener
—
CIRCUITO DE EJEMPLO
AAA12 V
(V IN)
Ejemplo: Un radio consume de 20 a 50 mA
a partir de una batería de 9 V, para
alimentarse con una batería de 12 V, use un
zener de 9 V 1/2 W, R1 deberá ser lo más
cerca posible a 60 £2 y con una potencia de
al menos 0.15 W.
R1
60 Q
1/2 W
D1
9V
1/2 W
9V
(V OUT)
LIMITADOR DE FORMA DE ONDA DUAL
LIMITADOR DE FORMA DE ONDA
R1
ONDA
RECORTADA
V
R1
CORTE
EQUIVALENTE
IN
V
Este circuito es útil para Reducir una señal de
voltaje entrante a un nivel más bajo, y más
manejable. También puede convertir una onda
Sinoidal o triangular a una onda cuadrada
aproximada. *R1: Ver arriba (deje que la corriente
sea como mínimo 2ma).
OUT
Esta es una forma simétrica del circuito adjunto.
Corta equivalentemente ambas mitades de una onda
entrante (si v = d1 = d2). Utilice para proteger las
bocinas y fonos de los niveles de señal
excesivamente altas o para producir ondas
cuadradas
CIRCUITOS CON TRANSISTORES
Los circuitos integrados reciben más atención, pero ambos transistores bipolares y de efecto de campo
tienen varias aplicaciones
CIRCUITOS DE TRANSISTORES BIPOLARES
RELEVADOR ACTIVADO POR
MEDIDOR DE HUMEDAD
HUMEDAD
R1
1M
+3V
*
—
R1
1M
R2
1M
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+6TO+9V
EL ABC DE LA ELECTRONICA
Este circuito medirá el nivel de humedad del terreno de su jardín. Ajuste r2 para lectura de 1 ma del
medidor cuando a humedad del terreno sea de su preferencia. El medidor entonces indicará niveles de
humedad más baja.
METRONOMO
LAMPARA DESTELLANTE
+9V
+6 TO +9V
Q2
2N2907
L1
Un metrónomo marca el tiempo
produciendo una secuencia
regular de "clicks" o "pocks".
ajuste el rango del clic
ajustando r2 o cambiando el
valor de c1.
Este circuito produce un flash cada segundo, R1
controla el tiempo del destello, use una lámpara No.
122 o 222 tipo miniatura.
SIRENA
+9 V
R1 22K
-a a a
Cierre S1 y la bocina emitirá un tono que aumenta de
frecuencia (cuando C1 se carga). Abra S1 y el tono
disminuye de frecuencia (cuando C1 se descarga)
así:
S1 CERRADO
S1 ABIERTO
C2
.047 nF
FUENTE DE PODER DE ALTO VOLTAJE
+1 1/2TO + 9V
Este circuito produce pulsos de 220 Volts C.C.
cuando se energiza con una batería de 9 volts. Y
producirá hasta 170 volts si se alimenta con una
batería de lampara (pero usted tiene que
experimentar con el valor de C1). El circuito
energiza una o mas lámparas de neón a través de
una resistencia de 1M en serie.
T1 = 120 V A 6 V
T1 (PUEDE ZUMBAR EN USO)
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ALARMA ANTI ASALTO
+1 1/2 TO +9V
La lámpara suena y se mantiene (hasta que la energía es
desconectada) cuando el interruptor magnético se abre o
se rompe la tira de aluminio. R1: Ajuste al máximo el valor.
Desconecte un pin para poner el interruptor o la tira. Luego
}reduzca el valor de R1 hasta el punto donde la alarma
suena. El circuito utiliza únicamente 0,3 mili amperes
trabajando a 6 volts. Para el relevador: utilice uno de 6
volts, 500 oHms cuando la fuente es de 6*9 volts. Cuando
la fuente es de 12v. Nota: Ensamble, instale y trate este
sistema con cuidado.
ELECTROMETRO
Q1 = 2N3819
+9V
"ON"
+6 TO +9V
0-1 mA
MEDIDOR
"ANTENA"
CABLE CORTO
Q1
2N3819
Este circuito detecta electricidad estática procedente
de un objeto cargado (peine de plástico, etc.) Hasta
una distancia de 30 cm. Ajuste R1 hasta que el
medidor indique 1mA. El objeto cargado cuando se
acerca a la "antena" disminuirá la lectura del
medidor.
+9V
Puertas exteriores.Instálese lejos de la línea de energía toque
brevemente "sobre" los contactos para activar el
relevador. Toque el contacto dos veces para
desactivar el relevador.
Para puertas interiores.Puedes ser necesario incluir un circuito "off" opcional.
C1
.1 nF
Ajuste R1 a "reset" (el zumbador sonará). Luego
ajuste S1 a "time", el zumbador dejará de sonar
hasta que el retardo sea completo. El zumbador
entonces sonará. Incremente C1 o R1 para retardos
más largos. Reduzca la resistencia de R2 durante el
modo reset (aumentará la velocidad del reset).
Este circuito permite que se conecte al mismo
amplificador dos micrófonos (o más) u otros
dispositivos R1 y R2 controlan la atenuación de cada
entrada- Por lo tanto R1 y R3 son controles de
balance.
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EL ABC DE LA ELECTRONICA
CIRCUITOS CON MOSFETS DE POTENCIA (DMOS, VMOS, ETC.)
ATENUADOR DE LUZ LINEAL
+6V
80
SPKR
Varíe el valor de R2 para cam biar la intensidad de la
lámpara. Este circuito muestra cómo el mosfet de
potencia se puede utilizar como una resistencia
variable.
Utilizado para amplificar señales y tonos de otros
circuitos R2 controla la ganancia (volumen).
CIRCUITOS DE RETARDO DE TIEMPO DE LARGA DURACION
1.- RETARDO DESPUES DE "OFF"
2.- RETARDO DESPUES DE "ON"
+9V
+9V
Cierre y luego abra S1 para activar el zumbador
después C1 se descarga internamente o a través de
R1 (opcional), Q1 se apaga y no suena el zumbador,
es posible lograr retardos más largos.
Q2 invierte el estado de Q1. Por lo tanto el zumbador
sonará después de que el tiempo de retardo se
termine. Incremente el valor de C1 para hacer más
largo el retardo.
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CIRCUITOS CON TRANSISTORES UNIJUNTURA
Q
BASE DE TIEMPOS
+12TO + 18V
+9 T O + 12V
Cada vez que el UJT (Q1) se enciende, la carga en
C1 se Idrena" a través del led, el led destella como
respuesta, entre los destellos el led brilla. R2
controla el rango del destello y se puede ajustar para
hacer un destello por segundo (función de base de
tiempos).
Este circuito es idéntico en principio al circuito de al
lado. C1 es muy pequeño para acelerar el ciclo de
carga y descarga. El resultado es un tono de
frecuencia auditiva el cual es emitido por la bocina.
Este circuito se puede ampliar (ver abajo).
ORGANO
+9 TO + 12V
Q1 : 2N4891
o SIMILAR
8Q
SPKR
Q2
2N2222
FRECUENCIA
R
VALOR
R1
10K
5806 Hz
R2
15K
3988 Hz
R13 '
5K <
R3
22K
2956 Hz
(VOLUMEN)
R4
33K
1984 Hz
R5
47K
1393 Hz
R6
68K
941 Hz
R7
100K
583 Hz
R8
150K
430 Hz
C2
. 1¡j. F
La tabla muestra las frecuencias típicas. Cambie C1
para alternar el rango total de frecuencia.
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GENERADOR DE RAMPA
+9V
Q2 muestrea el voltaje de C1 y leda salida tipo
rampa (onda de "diente" de sierra).
R3
100K
Q1
R3 controla el rango en el cual se produce la rampa.
2N2222
-AAAR4
10K
E
5.4V
— *- SALIDA
01
/
R5
.001 - 22(iF
1K
Las rampas suministran voltaje de subida gradual
para muchos tipos de circuitos.
Q1: 2N4891, ETC
GENERADOR DE CHICHARRA
+9V
>R1
>100
....ww#» >• R3
< R5
<100
<
<
bste circuito produce una variedad
asombrosa de sonidos. Como se muestra
"suena" en rangos determinados por R3,
experimente con valores de C 1, R5 y C2 para
otros efectos diferentes.
BOCINA
TWEETER
Q1, Q2 : 2N4891 o SIMILAR
OSCILADOR SENSIBLE AL VOLTAJE
+V (O T O -1 8 V )
Este circuito produce un tono cuando V esta debajo
del V de D1. Seleccione V de D1 para el nivel
deseado de apagado. Este circuito se puede utilizar
para indicar cuando el voltaje de una batería (el cual
puede energizar otro circuito) cae debajo de cierto
nivel. Este es un ejemplo excelente de un circuito
simple, que puede llegar a ser sofisticado.
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
CIRCUITOS CON TIRISTORES
Los rectificadores controlados de silicio y los triacs tienen varias aplicaciones como interruptores de estado
solido.
CIRCUITOS CON SCR
INTERRUPTOR DE AVALANCHA
+9V
+6V
Cierre S1 para encender el SCR y alimente corriente
a la carga. El SCR permanecerá encendido después
de que S1 es abierto, a menos que la carga sea un
motor CC o hasta que S2 es abierto brevemente.
S1 es un interruptor SPTD, en la posición "on", el
SCR se enciende y la lámpara se ilumina. En la
posición "off", la corriente se desvía del SCR,
apagándolo.
LED DESTELLADOR DE DESCARGA DE CAPACITOR:
+9V
C2
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Cuando el SCR está
apagado, C2 se carga a
través de R4.Cuando el
SCR se enciende por un
pulso del UJT,la carga en
C1 es rápidamente
"drenada" a través del led,
el SCR (y el led) se
apaga, ya que no existe
suficiente corriente de
mantenimiento. El ciclo
entonces se repite.
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
Circuitos con triacs
Q
L1 se ilumina cuando S1 se cierra, L1 no se ilumina
cuando S1 está abierto.
circuito de prueba
A LA LINEA
Precaución:
Los triacs están diseñados específicamente para operación en c.a. ¡Observe estrictamente las reglas de
seguridad cuando trabaje con corriente de línea casera!. Asegúrese de que todas las conexiones a la línea de
ac estén aisladas o cubiertas.
CIRCUITOS DIMMER DE LUZ
1. DIMMER DE 6,3 VOLTS
Q1: 2N4891
o SIMILAR UJT
1. DIMMER DE 120 VOLTS
Esta es la manera en la que se fabrican varios
interruptores dimmers caseros. L1 puede ser
una lámpara de hasta 100 Watts (120 volts).
Utilice un disparador de calor si el triac se
calienta. El diac es un diodo de disparo
bidireccional. Precaución: ¡Este circuito debe
estar totalmente cubierto durante todo el tiempo
en que es aplicada la energía!.
CAJAAISLADA
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CIRCUITOS SENSIBLES A LA LUZ
Circuitos con diodos emisores de luz (led)
Los circuitos que utilizan componentes sensibles a la luz se encuentran entre los circuitos más versátiles e
interesantes.
CIRCUITO CONTROLADOR LED
FARO
PLANO
Ejemplo: Supongamos que usted
desea operar un led rojo con
corriente ( I l e d ) de 10 mA (0.01
amperes) con una fuente de 5
Volts. La hoja de datos para el led
indica que el voltaje del led ( V l e d )
es de 1.7 volts. Por lo tanto RS es
de (5-1,7)/0.01 o 330 Ohms.
Se debe utilizar una
resistencia en serie para
limitar la corriente a través
del led. Excepciones:
ciertos circuitos de pulso e
IC led drivers.
Rs
LED
-w -
+ V - (V led)
Rs=
LED DE BRILLANTEZ VARIABLE
+V
A V ----------- £ > f
R1
1K
Rs
&
Ajuste R1 para alterar la corriente a través del led, de
este modo variando su brillantez. Rs se debe utilizar
(ver arriba).
LED
INDICADOR DE POLARIDAD
Este circuito indica la polaridad de un voltaje,
indispensable el uso de Rs (ver arriba).
LED 1
Rs
LED
-AAA1
« LED 2
+
-
AC ( ± )
1
ON
OFF
ON
2
OFF
ON
ON
POLARIDAD
DESCONOCIDA
INDICADOR DE POLARIDAD DE TRES ESTADOS
LED 1
ROJO
R2
------tP t ----PROBE )
Esta es una versión más colorida del circuito de
arriba.
R1
V
+
.... .I- * "! - _
LED 2 S ,
VERDE
R1 = V in - (V le d 2 + 0.6)
IL E D 2
IN
D1
1N914
- i-
R1 + R2 = (V in + V le d 2)
I LED 1
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COLOR
ROJO
-
VERDE
AC (±)
AMARILLO
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
Q
DESTELLADOR LED DUAL
+3V TO + 9V
Este circuito es un multibvibrador de operación libre.
Es idéntico a un Flip- flop que se auto dispara
repetidamente. 01 y Q2 son transistores PNP de
propósito general (2n3906, 2N2907, etc.) R1 y R2
limitan la corriente de los leds (ios cuales destellan
alternativamente). Al incrementar los valores de C1,
C2 bajará la velocidad de destello.
LED
Q
En cada circuito el led se ilumina cuando V+
alcanza el voltaje de ruptura (Vz) de ese
Zener + VLED asegúrese de utilizar un RS
individual para cada Led (ver pag anterior). El
circuito de la derecha suministrará una
lectura en forma de gráfica de barras cuando
se utilizan zeners con Vz más alto
progresivamente. Conecte Zenners en serie
para un Vz total mayor.
LED DESTELLADOR + RELEVADOR
El led flash incluye un IC que hace destellar
al led varias ocasiones cada segundo. Este
circuito muestra como "obtener" este rango
de destello (via Q1) para form ar un
generador de pulsos extra simple que activa
un relevador y a la vez una lámpara. D1 es
necesario'para mantener el voltaje del led
destellador a 5 volts aproximadamente.
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______________________________________________________
EL ABC DE LA ELECTRONICA
CIRCUITOS CON SEMICONDUCTORES DETECTORES DE LUZ
CIRCUITOS MEDIDORES DE LUZ
1 .FOTORRESISTENCIÁ
2. CELDA SOLAR
CIRCUITOS CON RELEVADORES ACTIVADOS POR LUZ
2. FOTOTRANSISTOR
+9V
1. FOTORRESISTENCIA
El relevador es activado
únicamente cuando la
fotorresistencia se oscurece.
El relevador permanece activado
por un tiempo breve después de
que la luz desaparece.
CIRCUITOS CON RELEVADORES DESACTIVADOS POR LUZ
2. FOTOTRANSISTOR
1. FOTORRESISTENCIA
+9V
+9V
El relevador actúa sólo cuando el circuito se
encuentra en la oscuridad.
El relevador sólo actúa cuando Q1 está en
la oscuridad. La luz hace que se desactive
el reloj calibre con R1.
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
PROBADOR AUDIBLE DE LUZ
+ 1 1/2 V
Conecte los pines a las celdas
estañando previamente los
contactos de las mismas.
Toque el alambre para hacer
contacto y caliente hasta que
la soldadura se derrita.
Mantenga la punta quieta
mientras la soldadura se
endurece.
D2
D9
* ©
Este es de entre los circuitos el
de mayor entretenimiento en
este libro, se pueden utilizar para
q1 y q2 varios transistores pnp y
npn. El tono de la bocina se
incrementa en frecuencia al
incrementar la intensidad de luz
de la fotorresistencia. ¡es muy
sensitivo! pruebe esto: opere
el circuito en un cuarto oscuro
hasta que el tono disminuya hasta
una serie de clicks, luego haga
brillar un haz de luz en la
fotorresistencia.
BAT
NICA DNIO
D1
1N914
D1
¡Utilice nueve celdas para cargar dos baterías de
Ni-Ca! la corriente de las celdas solares no debe
exceder el rango máximo de carga para baterías
de Ni-Ca usted puede monitorear la corriente
conectando un multímetro entre las baterías de Ni-Ca y D1. Inserte una resistencia en serie o retire la
celda solar para reducir la corriente. D1 evita que
se descarguen las baterías de Ni-Ca a través de
las celdas solares (cuando está oscuro). Las
celdas solares son frágiles, soldé y monte con
cuidado.
CIRCUITOS DE AVALANCHA ACTIVADOS POR LUZ
1.RELE
+9V
2. LED O LAMPARA
3. ZUMBADOR
+9V
+9V
LASCR
(puede variar)
si E
R2
1K
A
LASCR
k
LED V
*-¥ -
R1
47K.
-JL
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Estos circuitos se
activan por luz. Abra S1
para apagar el LASCR.
Algunos LASCR son
más sensibles a la luz
que otros. La mayoría
se disparan en
respuestas a la luz de u
flash de estrobo de
cámara (unidad de
flash xenón).
EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
CIRCUITOS CON Cl DIGITALES
Los ios digitales son muy fáciles de utilizar. A continuación se muestra una selección de circuitos ttl y cmos:
CIRCUITOS TTL
REQUERIMIENTOS DE OPERACION
1. La fuente de alimentación no debe
Exceder de 5,25 Volts. Vea la pag. 118 o use.
1N4001
p e - e —
-
p f -----------
BATERIA
6 VOLTS
-I
f
+
+
1fiF
0.1 ¡iF
I _________
4. Lleve las salidas de las compuertas sin
usar a "H" para ahorrar energía (ejemplo: en
una "Nand" sin usar haga una entrada "H").
5. Evite largas extensiones de cables en los
circuitos.
6. Conecte un capacitor de 1 a 0,1
microfaradios a través de los pines de
alimentación donde se introduce el circuito.
7. Conecte un capacitor de 0.1 microfaradios
a través de los pines de alimentación de
cada chip TTL en los circuitos multichip.
8. Recuerde, los TTL utilizan más corriente
que los CMOS.
GND
2. Las entradas no deben exceder +2,25 v.
3. Las entradas siempre van a alguna parte (no dejarlas "flotando")
FLIP-FLOP TIPO "D"
+5V
+5V
Q=D cuando está habilitado (E) es alto.
No hay cambio cuando E es bajo.
Funciona como un flip-flop "RS" cuando está
deshabilitado (E) es alto.
DESTELLADOR LED DUAL
+5V
R3
+5V
El Led flashea a 2 Hz cuando C1=C2=47uf
R3
La bocina emite un tono de 4 kHz C1=C2=0.1
microfaradios.
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EL A B C D E LA E LE C TR O N IC A
TEMPORIZADOR DE 0 A 9 SEGUNDOS ( O MINUTOS)
Cierre S1 y los pulsos del 555 serán
contados por el 7490.
El 7448 convierte la salida BCD del 7490 a
digitos de 7 segmentos para un display tipo
led.
Ajuste R1 y C1 para el rango de pulso
deseado. Ademas para adicionar dígitos:
Tip:
Este circuito básico contará los
pulsos de otros circuitos.
Elimine el 555 y aplique pulsos
para el 7490 (5 volts max.)
CONTADOR DIVISOR POR 5
11
11
7490/
74LS90
J liL H - o - i
IN
2
3
6
7
► IN/5
ju
in
IN
^
1
Divide el "tren" entrante de los pulsos por 5,
es correcto utilizarlo en la entrada de los pulsos
del circuito de arriba.
12
7490/
74LS90
2
10
14
3
6
7
IN/10
10
Divide el "tren" entrante de los pulsos
por 10, es correcto utilizarlo en la entrada de los
pulsos del circuito de arriba.
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
CIRCUITOS CMOS
REQUERIMIENTOS DE OPERACION
1. El voltaje de alimentación para CMOS (Vdd) puede ser del rango de +3 a + 15 Volts (O de + 18). Utilice las
fuentes de alimentación de la página 118 o una batería (es mejor).
V dd
-c r^ O
2. Las entradas no deben exceder vDD
3. Todas las entradas sin utilizar deben
Ir a vDDo tierra (gnd).
4. Nunca aplique una señal
de entrada a un circuito CMOS sin energía.
INTERRUPTOR ANTIPICOS
DESTELLADOR DE LED DE DISPARO SIMPLE
INTERRUPTOR DE TOQUE
V
100K
Precauciones de manejo
1. Cuando no están en un circuito o no se
encuentran debidamente almacenados,
coloque los pines de los ICS CMOS hacia
abajo en una hoja de aluminio o en una
charola.
22. Nunca almacene los ISC CMOS en
G ND charola de plástico no conductivo como
unicel, bolsas o hule espuma, inserte los
pines en hule antiestático o envuélvalos con
una tira de aluminio.
3. Evite utilizar un cautín energizado
directamente de la línea de CA para soldar
los pines de los ICS CMOS. Utilice bases
para IC, wire wrap o un cautín con
protección antiestática.
4. Descargue la estática de su cuerpo
tocando un objeto aterrizado (como la
perilla de una puerta o una llave de agua)
DESTELLADOR DE
Cambie C1 Y C2
para variar el pulso.
DD
22 M
1
4.7K
2, : 33|j F
C1 CONTROLA
LA LONGITUD
DEL PULSO
DE SALIDA
Toque los contactos de la entrada para
Obtener un pulso de salida limpio.
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EL ABC DE LA ELECTRONICA
GENERADOR DE TONOS CON DISPARO
Envía tonos hacia un radio cercano. Sintonice el radio
y/o C1 para escuchar el tono. Utilice una herramienta
aislada para sintonizar C1, C2 controla la frecuencia
de tono. Utilice alambre de 30 a 60 cm para la antena,
Los valores mostrados dan un tono de 1,3 khz. C1 y r2
controlan la frecuencia de tonos. R3 controla el
volumen. La entrada puede ser conmutada (VDD/GND)
o una señal lógica.
INTERRUPTOR DE TACTO ESTANDAR
V DD
AMPLIFICADOR LINEAL CON A=10
V
DD
GANANCIA=R2/R1
J 7
SALIDA
L
/
TOQUE
LIBERADO
Cuando la entrada es activada (E)
ésta es alta, el circuito responde.
Esta es una función no digital para una
compuerta digital.
GENERADOR DE FRECUENCIA
LAMPARA DESTELLANTE
V DD
V DD
Utilizada para suministrar pulsos
de "reloj" para otros circuitos cmos.
LAMP.
C1 y R1 controlan el rango. Está bien utilizar una
fuente separada para la lámpara.
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
LANZADOR DE MONEDAS ELECTRONICO
Presione S1 momentáneamente.
+9V
RESULTADOS TIPICOS DE PRUEBA
PRUEBA
SOL
AGUILA
1
2
23
26
27
25
LED > R3
AGUILA > 4.7K
GENERADOR DE NUMEROS RANDOM
Consejo: Incremente
C1 a 4,7 pf y deje S1
cerrado para hacer un
destellador secuencial.
i *1*1 4- 4. 4 4 4 4
+gv
*
A 9 A 8 A 7 A 6i A 5 A 4 A 3 A 2 A
10
16
4017
14
14
15
13
O O-
1/4 V 4011 ,
S1
R1
4.7K •
: C1
470|j F
Cierre S1 y todos los leds se
iluminarán tenuemente. Abra S1 y un
led se iluminará al azar.
R2 ”
1K ,
T
+9V
SECUENCIADOR 1 DE 4
_ L
2
+9V
UTILICE PARA
ACTIVAR RELES, ETC.
1 T-
5
2
14
9
■4|4011
J
.
J
3
r 1 1/4 A .4
4013
1 ± 4 0 1 1 /"
12
I
1
I
+ c i
.001
100uF
...
_
6
8
13
CADA LED SE APAGA EN S EC U EN C IA
4. 6 .
1K
5 Y
11
R1
>
4 .7 K -1 M
,4001
1
I
1,8, 10
v
. )
12
13
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¿ 40C
1K
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
Los leds destellan alternativamente cuando el tren interrumpe el haz de luz de Q1 o Q2, Los leds continúan
destellando hasta que el tren pasa. Proteja Q1 y Q2 de las luces del cuatro con Thermofit de 1 pulgada.
AMPLIFICADOR OPERACIONAL DE GANANCIA PROGRAMABLE.
+9V
t.
r *
4066
VOUT
RIN
Vouf= Vin (RF / R IN)
Aplique señales de control en las entradas
deba para alterar RIN. RIN varia de 0001 a
1111 de r para r/15 tipico r,rf=10k.
VlN oCONTROL DE
GANANCIA
SECUENCIADOR ACTIVADO-DESACTIVADO
A
B
D
V dd
V
dd
J
|
Í9
14
6, 7,
10
13
5
4013
4, 6, 7.
4013
5
8 , 10
12
L
11
11
1
JTJTTL.
RELOJ O ---------
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Todas las salidas son bajas, luego
altas, en secuencia
(a...b...c...d...a...b...etc.). Utilice con
leds para un display llamativo.
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CIRCUITOS CON IC LINEALES
Usted puede producir una gran variedad de circuitos sorprendentes con los ic lineales. A continuación se
muestran algunas de las diferentes posibilidades:
CIRCUITOS CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES (OP-AMP)
AMPLIFICADOR DE AUDIO
741 es el preamplificador (R2 ajusta la ganancia)
386 es un amplificador de potencia.
IN
O-
C1
VF
R1
1K
_ ±|(
VSA
+9V
\ n
MICROFONO
DINAMICO
ETC, PRUEBE
TAMBIEN CON
ESTOS DE
ABAJO
ES CORRECTO
EL USO DE OTROS
AMPLIFICADORES
OPERACIONALES
VOLUMEN
BOCINA
D E 8 0HMS
MEZCLADOR
AMPLIFICADOR DIFERENCIAL
10K
ENTRADA 1
O— V s A
100K
yV \A -
ENTRADA 1 O
V A
100K
10K
ENTRADA 2 O — A A A
SALIDA
ENTRADA 3
SALIDA
100K
ENTRADA 2 O
- W
UTILICE CON UN AMPLIFICADOR DE AUDIO COMO EL DE ARRIBA.
ENTRADA 1-ENTRADA 2
ES AMPLIFICADO
TR A N S M IS O R DE VOZ DE ONDA CORTA
El micrófono es de
cristal o eléctrico. El led
es del tipo infrarrojo.
Utilice un lente para
enfocar la luz del led en
un rayo estrecho. Para
probar, coloque un
audífono de radio cerca
del micrófono. Ajuste
R1 y R6 para mejores
resultados de audio.
+9V
R1 y R6
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EL A B C D E LA ELECTR ON IC A
SINTETIZADOR DE PERCUSION
vW
R1
1M
(CAMPANA, TAMBOR ETC.)
,
VVV
R3
1M
Ajuste R2 y R3 a las posiciones centrales. Ajuste R4 en la posición
justa donde el oscilador se detiene. Cierre S1. Ajuste R2, R3 y R4 y
pruebe nuevamente. A la vez usted tendrá un bongo,
Tambor, campana electrónica.
Ajuste R2 y R3 a las posiciones centrales. Ajuste R4 en la posición
justa donde el oscilador se detiene. Cierre S1. Ajuste R2, R3 y R4 y
pruebe nuevamente. A la vez usted tendrá un bongo,
Tambor, campana electrónica.
BOCINA
de
GENERADOR DE TONOS ALTO/BAJO SENSIBLE A LA LUZ
RECEPTOR DE COMUNICACIONES DE ONDA CORTA
C2
.VF
r
i
Detectará voz o un tono modulado de
rayo de luz. Utilice un lente para mayor
rango. Conserve el detector lejos de la luz
del sol.
BOCINA
de 8 0
Detector: Utilice R1 y Q1 o celda solar. (Q1: Fototransistor).
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CIRCUITOS COMPARADORES
MONITOR DE VOLTAJE
INDICADOR DE NIVEL ALTO
+9V
+6A+15V
PHOTORESISTOR
R1
100K
Cuando el voltaje de entrada es cero, el led se ilumina.
El led se apaga cuando el voltaje de entrada aumenta a
un nivel determinado por R1. Intercambie los conectores
a los pines 2 y 3 para Invertir el modo de operación.
El zumbador suena cuando la luz cae por
debajo del nivel determinado por R2. Invierta
los plnes 2 y 3 para hacer sonar el tono
cuando a luz se Incrementa.
INDICADOR DE VOLTAJE CON GRAFICA DE BARRAS
COMPARADOR DE "VENTANA"
+9V
Ajuste R1 a la posición central. Apague las luces y gire R3
justo al punto donde el led 2 se ilumina así:
Los leds se iluminan en secuencia o_aroc e .o^aje
de entrada aumenta R1 controla ¡a se*TS¡b tía d .
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EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CIRCUITOS REGULADORES DE VOLTAJE
FUENTE ALIMENTADA DE LINEA DE SALIDA FIJA
A LA LINEA
RECTIFICADOR
TIPO FUENTE
78XX
“
Vout
C3
■1üF
C1, C2
2 OOOuF 35V
ALIMENTACION (VER ABAJO)
Cl REGULADOR
7805 =
7812 =
7815 =
Esta fuente básica entregará hasta 1,5 ampares en el
rango de salida si es apropiadamente disipado de calor.
Usted debe utilizar un transformador con capacidad de
voltaje apropiado y corriente. El regulador se "apagará" si
el chip se sobre calienta. Para mejores resultados aplique
grasa de Silicon entre la Cl Tap y el disipador. ¡Todas las
conexiones a la c.a. Deben estar aisladas o cubiertas!
5 VOLTS
12 VOLTS
15 VOLTS
PESTAÑA
DISIPADORA
DE CALOR
1.- IN
2.- GROUND
3 .- OUT
FUENTE DE PODER DE SALIDA VARIABLE
A LA LINEA
RECTIFICADOR
TIPO PUENTE
ALIMENTACION (VER ABAJO)
C1, C2
2 000|iF 50V
Esta fuente ajustable entregara de 1, 2 a 37 volts hasta 1,5
a m p e re s . R1 controla V o u t . (Si V out no va a 1, 2 volts como
m ín im o es posible que R1 no pueda alcanzar el valor de
resistencia lo suficientemente bajo para ello). T1 debe
tener al menos 25 volts (o mayor) el secundario debe tener
un rango de 2 amperes o más.
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ENTRADA
TIERRA
SALIDA
EL A B C D E LA ELECTR O N IC A
CIRCUITOS TEMPORIZADORES
TEMPORIZADOR BASiCO
GENERADOR DE TONO SINCRONIZADO
+9V
+9V
Presione S1 momentáneamente para iniciar el ciclo
del cronómetro. El relevador se activará (jalado
hacia adentro) hasta que el ciclo sea completo. R1
y C1 controlan la longitud del tiempo de retardo.
Utilice un valor grande para C1 para obtener
retardos largos. El circuito responderá a los pulsos
lógicos, también.
Presione S1 y la bocina emitirá un tono. Libre S1 y el
tono continúa por varios segundos. C2 yR4 controla el
relevador. C1 controla la frecuencia. (Utilice 7555
únicamente. El 555 utiliza demasiada corriente).
GENERADOR DE PULSOS
TRANSMISOR DE TONO S CON LED.
+9V
+9V
PULSOS
NEGATIVOS
J \
ITT
"R1
►220K
7
> R2
> 1K
2
R1 CONTROLA
LA FRECUENCIA
6
; C1
01 nF
Utilizado para suministrar pulsos para circuitos lógicos
digitales, etc.
Los valores
mostrados
suministran un pulso
en un rango de 600
hz. R1 y C1.
Utilizado Para Probar receptores de onda corta,
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EL A B C D E LA ELEC TR O N IC A
DETECTOR DE LUZ / OSCURIDAD
Cuando S1 esta en la posición
"I", la bocina emite un tono
cuando la luz ilumina la
fotorresistencia. Cuando S1 está
en la posición "d", la bocina
emite un tono cuando no se
ilumina la fotorresistencia.
GENERADOR DE TONOS DE 3 ESTADOS
ALARMA CONTRA FALLA DE EVENTO
+9V
+9V
Cuando se aplica la energía, 555 entra a un ciclo de
cronometraje. A menos que S1 se cierre antes de que
termine el ciclo, zumbador piezo eléctrico suena. El
ciclo se puede resetear en cualquier momento cerrando
S1. Nota: S1 se puede remplazar por una señal de un
circuito externo.
1 .-TONO INTERRUMPIDO
TSJUtíUT
JlflfUlTL—
2 - TONO ESTABLE
— nñllAlUlílllílílílfUUlfUin__
3.- DOS TONOS
-jiM n n n jT J T J U in n íi_
Sólo fines educativos - FreeLibros
_____________________________________
ELABC DE LA ELECTRONICA
SIMBOLOS DE CIRCUITOS COMUNES
CABLEADO
+V
ii
(O )
-
(O )
i
\
CONECTADO
SIN CONECTAR
INTERRUPTORES
FUENTE
POSITIVA
DISPOSITIVOS DE SALIDA
1
<1
INTERRUPTOR
DE PALANCIA
BOTON
DE PRESION
O
MEDIDOR
MICROFONO
BOTON
DE PRESION
NORMALMENTE
CERRADO
— 0
—
-H Q K
LAMPARA
CRISTAL
R= RESISTENCIA
F= FARADIO
V= VOLT
1= CORRIENTE
W= WATT
P= POTENCIA
Í2 = OHM
/
T\
RELAY
BOCINA
ZUMBADOR
P|EZ0 ELECTRICO
— l ' l 1—
Í J
BATERIA
—
ENCHUFE
DE
ENERGIA
CODIGO DE RESISTENCIA
ABREVIACIONES
A=AMPERES
TIERRA
NEGRO
0
0
X
1
CAFE
1
1
X
10
ROJO
2
2
X
100
K (KILO) = .001
NARANJA
X
1,000
AMARILLO
3
4
3
m (mili)
4
X
10,000
VERDE
5
5
X
100,000
AZUL
6
6
X
1,000,000
VIOLETA
7
7
X
10,000,000
GRIS
8
8
X
100,000,000
BLANCO
9
9
X
M (MEG) = X 1,000,000
H
=
(micro) =
.001
.0000001
n (nano) =
.000000001
P (pico)
.000000000001
=
V = IR
R= V/l
I = V/R
P= VI (OR) 12 R
LA 4 tas. BANDA INDICA TOLERANCIA
ORO = ± 5% PLATA = ± 10%
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Philip_7
domingo, 17 de abril de 2011
Sólo fines educativos - FreeLibros
¡¡Bienvenido al mundo de la electrónica !!
Con este libro cubrirá el estudio iniciando con la
electricidad estática hasta la electrónica de
estado sólido, pasando por electricidad, compo­
nentes, circuitos integrados (Cl's), ejemplos de
utilización de componentes para formación de
circuitos electrónicos y otras aplicaciones que
además de útil y educativo resultará divertido.
La publicación de este libro es de gran ayuda, ya
que invita a los estudiantes a desarrollar proyectos
de ciencias más profesionales además de hacer más
amigable el estudio de la electrónica.
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