158223478-Electronica-Aplicada-Solucionario-Mcgrawhill

Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Electrónica aplicada
Ciclos formativos de grado medio
Solucionario del libro del alumno
Autores:
Guadalupe Carmona Rubio
Tomás Díaz Corcobado
Electrónica aplicada - GM
1-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Notas previas:
• El presente Solucionario recoge las respuestas a todas las actividades planteadas en el
libro del alumno de Electrónica aplicada, tanto a las actividades desarrolladas a lo
largo de todas las unidades como en los apartados finales de las mismas.
• La solución de algunas actividades que aparecen en el libro se deberá ajustar a las
características o circunstancias personales del alumnado y su entorno, por lo que no
tienen una respuesta concreta.
• En los casos en que la respuesta es abierta, se procura proporcionar al docente claves
para facilitar el desarrollo de la actividad y, especialmente, la evaluación de
alumnado en el desempeño de la misma.
Electrónica aplicada - GM
2-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 1. Introducción a los fenómenos eléctricos
Actividades
1. Busca en el BOE todo el listado de
competencias profesionales que se
adquieren por la realización del ciclo
formativo, y añade a la lista anterior
alguna más aparte de las que aquí
hemos comentado.
Alguna competencia profesional más,
correspondiente al ciclo formativo puede ser:
•
Instalar
los equipos (cámaras,
procesadores de señal, centralitas,
entre otros), utilizando herramientas
de programación y asegurando su
funcionamiento, en condiciones de
calidad y seguridad.
•
Mantener y reparar instalaciones y
equipos, realizando las operaciones
de comprobación, ajuste o sustitución
de sus elementos. Reprogramar los
equipos, restituir su funcionamiento
en condiciones de calidad y
seguridad, respetando el medio
ambiente.
•
Aplicar los protocolos y normas de
seguridad, de calidad y respeto al
medio ambiente en las intervenciones
realizadas en los procesos de
montaje y mantenimiento de las
instalaciones.
2. Realiza una lista con las posibles
funciones que puede realizar un
instalador de telecomunicaciones.
Las posibles funciones de un instalador de
telecomunicaciones son:
•
Instalador de telecomunicaciones en
edificios de viviendas.
•
Instalador de antenas.
•
Instalador de sistemas de seguridad.
Electrónica aplicada - GM
•
Técnico en redes locales y telemática.
•
Técnico
en
instalación
mantenimiento de redes locales.
•
Instalador de telefonía.
•
Instalador-montador
de
telefónicos y telemáticos.
•
Técnico en instalaciones de sonido.
•
Instalador de megafonía.
•
Instalador-mantenedor
domóticos.
•
Técnico instalador-mantenedor
equipos informáticos.
•
Técnico en montaje y mantenimiento
de sistemas de radiodifusión.
de
y
equipos
sistemas
de
3. Busca en Internet ejemplos de
instalaciones en las que podría
intervenir un técnico que haya
realizado el Ciclo Formativo de
Técnico
en
instalaciones
de
telecomunicaciones y haz una lista de
las mismas, con ayuda de tus
compañeros. Añade, además, cuáles
podrían ser las actuaciones a realizar
por este técnico. Básate para ello en
la descripción que encontrarás en el
BOE citado en el primer apartado de
esta unidad.
En el siguiente enlace se pueden encontrar
varios ejemplos de instalaciones de
vigilancia por circuito cerrado de televisión:
http://alarmas.teoriza.com/cat/cctv/2
En estas instalaciones un técnico de este
ciclo formativo podría realizar las siguientes
funciones: tendido del cableado de la
instalación, colocación de los equipos,
configuración de todos los elementos de la
instalación, puesta en marcha de la
instalación.
3-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
4. Identifica los elementos que
componen los siguientes circuitos:
calefactor eléctrico conectado a 220
V con una resistencia de 35 Ω?
Usando la fórmula para calcular la potencia
obtendremos el siguiente resultado:
P=
a) Los elementos que componen este circuito
son: dos bombillas, pila, fusible, interruptor y
conductores.
b) Los elementos que componen este circuito
son: dos bombillas, pila y conductores.
V 2
220 2
=
= 1 382,85 W
R
35
8.
¿Qué
cantidad
de
energía
producirá una lámpara eléctrica de
100 W en 3 minutos? ¿Y qué
cantidad de calor generará?
E = P · t; E = 100 · 3 · 60 = 18 000 J
La energía que producirá la lámpara será:
5. La resistencia eléctrica de una
estufa tiene un valor de 0,38 KΩ
Ω y se
encuentra conectada a una tensión
de 220 V ¿Qué tiempo tiene que
estar conectada la estufa para
calentar una habitación en la que
necesita 12 000 calorías?
Q = 0,24 · E, siendo E = P · t, donde la
potencia
Q = 0,24 · E;
El calor que generará la lámpara será:
Q = 0,24 · 18 000 = 4 320 cal.
Test de repaso
P= V 2
220 2 127,36 W.
=
=
R
380
Así E = 127,36 · t
1. b)
Sustituimos los valores:
4. c)
12 000 = 0,24 · 127,36 · t
5. b)
Por tanto, el tiempo que tiene que estar
conectada la estufa es: t = 392,67 s.
6. d)
2. b)
3. a)
7. c)
8. b)
6. Un termo eléctrico de 360 Ω de
resistencia, y por el que circulan 3 A
durante 5 minutos, ¿cuánto calor
producirá?
Q = 0,24· E, donde E = I · R · t;
sustituyendo los valores E = 32 · 360 · 5 · 60
= 972 000 W.
9. d)
10. c)
11. b)
12. d)
2
La cantidad de calorías es:
Q = 0,24 · 972000 = 233 280 cal.
7.
¿Qué
potencia
Electrónica aplicada - GM
consumirá
un
Comprueba tu aprendizaje
Identificar
la
simbología
normalizada en los esquemas de
los circuitos eléctricos
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Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
1. Explica los distintos elementos de
los que consta un circuito eléctrico.
Un circuito eléctrico consta de los siguientes
elementos:
•
Generador eléctrico: proporciona
energía al circuito, puede ser una
fuente de alimentación, una pila, etc.
•
Conductor: sirve para conectar los
elementos de los que está compuesto
el circuito.
•
Receptor: es el elemento que absorbe
la electricidad. Por ejemplo: la
lámpara, el resistor, el relé, etc.
•
Interruptor: es el elemento de control
que sirve para interrumpir o no el
paso de corriente eléctrica por el
circuito.
•
Fusible: es un elemento de protección
del circuito.
2. Indica si se encienden las
bombillas (L1 y L2) de los siguientes
circuitos y por qué.
de la corriente eléctrica en un
circuito?
El sentido de circulación de corriente en un
circuito se muestra en la siguiente imagen:
5. Dibuja los símbolos de los
siguientes elementos de un circuito
eléctrico:
a) Interruptor.
b) Lámpara.
c) Fusible.
d) Motor.
e) Timbre.
f) Resistencia.
a) Interruptor.
b) Lámpara.
Las bombillas de los dos circuitos se
encienden ya que el interruptor está cerrado
y por ello permite el paso de corriente a
través de él.
3. En los circuitos del ejercicio 2, si el
interruptor estuviera abierto, ¿qué
ocurriría? ¿Circularía la corriente
eléctrica en cada uno de los circuitos?
¿Por qué?
Si el interruptor del ejercicio 2 estuviera
abierto, no se encenderían las bombillas
porque no circularía la corriente a través de
los conductores y, por tanto, no llegaría.
c) Fusible.
d) Motor.
e) Timbre.
4. ¿Cuál es el sentido de circulación
Electrónica aplicada - GM
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Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
f) Resistencia.
Identificar los elementos que
constituyen un circuito eléctrico
6. Haz una lista con los elementos
que aparecen en cada uno de los
siguientes circuitos eléctricos:
El esquema de este circuito es:
Los elementos que aparecen en este circuito
son: una pila, dos interruptores, cuatro
lámparas, un motor y conductores.
El esquema de este circuito es:
Los elementos que aparecen en este circuito
son: tres lámparas, un fusible, cuatro
interruptores y conductores.
Los elementos que aparecen en este circuito
son: una lámpara, un interruptor, una pila y
conductores.
7. Realiza el esquema eléctrico de los
circuitos mostrados en las siguientes
figuras:
Electrónica aplicada - GM
Identificar
las
principales
magnitudes
eléctricas
y
sus
unidades de medida
8. Pasa las siguientes unidades al
Sistema Internacional:
a) 12 mA.
b) 22 mA.
c) 40 kV.
d) 5 mV.
6-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
e) 7 mW.
f) 12 · 10-3 mA.
g) 21 · 10-6 µA.
h) 2 · 103 kV.
i) 12 · 10-3 mW.
j) 21 · 10-6 mA.
a) 12 mA = 12 · 10-3 A
b) 22 mA = 22 · 10-6 A
c) 40 kV = 40 · 103 V
d) 5 mV = 5 · 10-3 V
e) 7 mW = 7 · 10-3 W
f) 12 ∙ 10-3 mA = 12 · 10-6 A
g) 21 ∙ 10-6 µA = 21 · 10-12 A
h) 2 ∙ 103 kV = 2 · 106 V
i) 12 ∙ 10-3 mW = 12 · 10-6 W
j) 21 ∙ 10-6 mA = 21 · 10-9 A
9. Explica cómo se hace el paso de
una cantidad dada en mV a la
cantidad equivalente dada en kV.
De mV a kV hay que pasar los mV a V,
multiplicando la cantidad por 10-3 y de V a
kV multiplicando por 10-3; para pasar de mV
a kV hay que multiplicar la cantidad por 106
: 10-3 · 10-3 = 10-6.
b) La intensidad de corriente se mide en
amperios (A).
c) El tiempo se mide en segundos (s).
d) La carga eléctrica se mide en culombios
(Cu).
e) La cantidad de calor se mide en calorías
(cal).
f) La potencia se mide en vatios (W).
g) La energía eléctrica se mide en julios (J).
Realizar
cálculos
magnitudes eléctricas
de
las
11. En una habitación tenemos un
calefactor cuya
resistencia
está
conectada a una tensión de 220 V.
Esta
resistencia
consume
8mA
durante 5 horas. Calcula el calor que
produce la resistencia.
El calor viene dado por la formula:
Q = 0,24 · E, donde E es la energía:
E = P · t, y P es la potencia: P = V · I
Sustituimos los valores en la formula de la
potencia:
P = 220 · 8 · 10-3 = 1 760 · 10-3 W.
A continuación sustituimos la potencia en la
formula de la energía:
E = 1 760 · 10-3 · 5 · 3 600 = 31 680 J
El calor que produce la resistencia es:
10. Haz una lista con las magnitudes
de medida, dadas en el Sistema
Internacional
de
los
siguientes
parámetros:
Q = 0,24 · E = 0,24 · 31 680 = 7603,2
cal.
b) Intensidad de corriente.
12. Calcula la potencia de un circuito
que tiene una tensión de 12 V y una
intensidad de 2 A.
c) Tiempo.
La fórmula de la potencia es: P = V · I
d) Carga eléctrica.
Sustituyendo los valores la potencia será:
e) Cantidad de calor.
P = 12 · 2 = 24 W.
a) Tensión.
f) Potencia.
g) Energía eléctrica.
a) La tensión se mide en voltios (V).
Electrónica aplicada - GM
13. ¿Qué cantidad de energía
producirá una lámpara eléctrica de
200 mW en 3 horas? ¿Qué calor
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Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
produce?
La fórmula de la energía es: E = P · t.
Sustituyendo
resultado:
los
valores
obtenemos
el
E = 200 · 10-3 · 3 · 3600 = 2 160 J
El calor que produce la lámpara,
sustituyendo los valores, es: Q = 0,24 · 2
160 = 528,4 cal.
14. Un calefactor eléctrico conectado
a 220 V de resistencia 40 Ω, ¿qué
potencia consume?
La fórmula de la potencia es:
P = V · I; V = I · R
V2
= 1 210 W; el calefactor
R
consume 1 210 W.
15. La resistencia eléctrica de una
estufa tiene un valor de 0,098 kΩ y
está conectada a una tensión de 220
voltios. ¿Cuánto tiempo tiene que
estar conectada la estufa para
calentar una habitación que necesita
12 000 calorías?
Q = 0,24 · E, donde Q = 0,24 · P · t.
Sustituyendo la potencia obtenemos:
Q = 0,24 ·
V2
· t.
R
De esta formula despejamos el tiempo (t) y
sustituyendo obtenemos:
220 2
12 000 = 0,24 ·
·t . El tiempo que la
98
estufa tiene que estar conectada es: t
101,24 s.
=
16. Calcula el coste de la energía
consumida
en
un
estadio,
suponiendo
2
horas
de
funcionamiento y que la instalación
está compuesta por 300 focos,
Electrónica aplicada - GM
2 000 · 300 = 600 000 · 2 = 1 200 000
W para todos los focos.
Pasando a kW sería 1 200 kW;
La fórmula del calor es: Q = 0,24 · E
Luego P =
conteniendo cada uno dos lámparas
de 2 000 W cada una. El precio del
kWh es 0,09€. (Más 16% de IVA).
1 200 · 2 · 0,09 = 216 euros + 16 % =
250,56 €.
17. Si las lámparas del apartado
anterior están conectadas a una
tensión de 230 V, ¿cuál será la
intensidad que circula por cada una
de ellas?
P = V · I; sustituyendo los valores, la
intensidad que circula por cada una será: 2
000 = 230 · I; I = 8,69 A.
18. Calcula la energía absorbida por
un
motor,
en
2
horas
de
funcionamiento si a 230 V consume 6
A. Ofrece el resultado en J y kWh.
E = P · t; sustituyendo los valores obtenemos:
E = 230 · 6 · 2 · 3 600 = 9936 000 J
El resultado en kWh - la potencia es:
P = 230 · 6 = 1 380 W;
1 380 000 kW · 6 h = 828 · 104 kWh.
19. Sabemos que una instalación ha
consumido 18 kWh en 40 minutos a
una tensión de 125V, ¿cuál ha sido
la intensidad absorbida?
E
; sustituyendo los valores
t
18000
= 7,5 W;
obtenemos: P =
40·60
P=V·I y P=
después sustituimos en la formula:
7,5 = 125 · I y despejando obtenemos el
valor de la intensidad absorbida: I = 0,06
A.
20. Un receptor conectado a 750 V,
8-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
por el que circula una intensidad de
5 A, ha consumido 10 000 J. ¿Cuánto
tiempo
habrá
invertido
en
el
proceso?
E = P · t; sustituimos los valores:
10 000 = 750 · 5 · t y despejamos. El
tiempo invertido es: t = 2,66 s.
21. Un calentador eléctrico de agua,
de 1,5 kW, funciona a 230 V.
Calcula:
La carga eléctrica sería:
Q = I · t = 0,036 Cu.
a) La intensidad que circula a través
de él.
b) La energía consumida en un día
de funcionamiento.
a) P = V · I; 1 500 = 230 · I; despejando
obtenemos:
I = 6,52 A.
b) E = P · t; E = 1500 · 86 400; la energía
sería:
E = 129 600 000 J.
22. Calcula la carga eléctrica en un
circuito donde fluye una intensidad
de 24 mA en un tiempo de 2 s.
La carga eléctrica sería:
Q = I · t = 0,024 · 2 = 0,048 Cu.
23. Calcula la intensidad en
circuito
de
carga
eléctrica
culombios en un tiempo de 43 s.
La intensidad sería: I =
un
45
Q
= 15 A.
t
24. Dado el siguiente circuito, calcula
la carga eléctrica en un tiempo de 3
ms.
Electrónica aplicada - GM
9-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 2. Componentes pasivos
Actividades
a) 10K b) 1R4 c) R56 d) 2 000K.
1. Coloca en una tabla el código de
colores y los valores máximo y
mínimo de los resistores cuyo valor
nominal y tolerancia se indican a
continuación:
a) 34 kΩ/5 %
b) 820 MΩ/20 %
c) 100 Ω/10 %
d) 340 Ω/2 %
Resistencias
a) 34 000 Ω
Valor
máximo
35 700 Ω
Valor
mínimo
323 00 Ω
b) 820 000 000 984 000
000 Ω
Ω
656 000
000 Ω
c) 100 Ω
110 Ω
90 Ω
d) 340 Ω
346 Ω
333 Ω
4. Además del código de colores, hay
otras formas de indicar la tolerancia
del componente. Explica cómo se
realiza este marcado utilizando el
código de letras.
Existen otras dos series: la E 96, con una
tolerancia de ± 1 %, utilizada en los
resistores de precisión, y la E 192, con una
tolerancia de ± 0,5 %. En los resistores
bobinados (Fig. 2.17) se utiliza el marcado
alfanumérico. La posición de la letra sirve de
coma decimal para calcular el valor del
componente.
5. Sobre el esquema de la siguiente
figura identifica las resistencias que
están en serie y las que están en
paralelo. Dibuja esquemas con las
resistencias equivalentes de cada
una de las partes.
2. Indica cuál es el valor de los
resistores
marcados
con
los
siguientes colores:
a) Marrón, rojo, rojo, oro.
b) Gris, azul, amarillo, plata.
El esquema de las resistencias parciales es el
siguiente:
a) 1 200 ± 5 % Ω.
b) 860 000 ± 10 % Ω.
3.
Utilizando
la
notación
alfanumérica, indica el código que
correspondería a cada uno de los
siguientes
resistores,
con
estos
valores nominales de resistencia:
a) 10 000 Ω b) 1,4 Ω c) 0,56 Ω d) 2
000 000 Ω.
Electrónica aplicada - GM
Serie
Paralelo
RP1
R3
RP2
R6
6. Calcula la resistencia equivalente
del circuito de la siguiente figura,
teniendo en cuenta que todas las R
10-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
valen 2k2. Monta el circuito en un
simulador y comprueba el valor que
te da.
R2,3 = 2 200 + 2 200 = 4 400 Ω
R2,3,4 =
R2,3 ·R4
R2,3 + R4
=
4400·2200
= 1466,66 Ω
4400 + 2200
RT = R1 + R2,3,4 + R5 = 2200 + 1466,6 +
2200 = 5866,6 Ω
El circuito montado en el simulador es el
siguiente:
R2
R3
2.20KΩ
2.20KΩ
R1
R5
2.20KΩ
2.20KΩ
R4
2.20KΩ
XMM1
El resultado de la resistencia equivalente se
muestra en la pantalla del óhmetro:
7. Busca en Internet para qué se
suelen utilizar los condensadores
cerámicos y electrolíticos. Pon algún
ejemplo de aparatos que lleven este
tipo de condensadores.
Los condensadores cerámicos son buenos
aislantes térmicos y eléctricos y se suelen
utilizar para circuitos osciladores de
frecuencias medias y altas. Suelen estar en
fuentes de alimentación, etc.
Los condensadores electrolíticos se utilizan
Electrónica aplicada - GM
como
filtros
de
baja
frecuencia,
almacenamiento de energía, aplanamiento
de ondulaciones, acoplamiento de señales.
Suelen estar en placas base de ordenadores,
fuentes de alimentación, filtros paso bajo,
etc.
8.
Investiga
qué
tipo
de
condensadores se utilizan en la
fabricación
de
mandos
sintonizadores de los aparatos de
radio.
Explica
brevemente
sus
características.
En la fabricación de mandos sintonizadores
de los aparatos de radio se utilizan los
condensadores variables de sintonía. Un
condensador variable es un condensador
cuya capacidad puede ser modificada
intencionalmente de forma mecánica o
electrónica. Son condensadores provistos de
un mecanismo debido al que, o tienen una
capacidad ajustable entre diversos valores a
elegir, o tienen una capacidad variable
dentro de grandes límites. Los primeros se
llaman
trimmers
y
los
segundos
condensadores de sincronización, y son muy
utilizados en receptores de radio, TV,
etcétera, para igualar la impedancia en los
sintonizadores de las antenas y fijar la
frecuencia de resonancia para sintonizar la
radio.
Wima
MKS2
9.
La
referencia
Metallized
Polyester
Capacitors
corresponde a una familia de
condensadores de plástico.
Consulta su hoja de características
(en la página web http://es.rsonline.com)
y
contesta
a
las
siguientes preguntas:
a) Nombre del fabricante.
b) Rango de capacidades que
podemos
tener
con
estos
condensadores.
11-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
c) Voltaje máximo que aguantan
(según modelo).
d) Dieléctrico que utilizan.
e) Rango de temperaturas en las que
pueden funcionar sin problemas.
f) Color del cuerpo y del marcado de
los valores sobre el mismo.
g) Valores de tolerancia sobre la
capacidad nominal.
a) Nombre del fabricante: Wima.
d) 1 µF.
e) 1 000 µF.
11. El esquema eléctrico que tienes a
continuación
corresponde
a
un
emisor de sonido por FM. Identifica
sobre él los siguientes componentes:
a) Un condensador variable.
b) Un condensador electrolítico.
b) Para el modelo WIMA SMD-PEN 1812 el
rango de capacidades es: desde 1 000 pF
hasta 6 800 pF.
c) El voltaje máximo que aguanta este
modelo: 250 V.
d) El dieléctrico que utilizan es: Metallized
Polyethylenenaphthalate.
e) La temperatura en la que pueden
funcionar sin problemas es de 125º C.
f) El color del cuerpo y del marcado de los
valores sobre el mismo es negro.
g) Valores de tolerancia sobre la capacidad
nominal:
± 20 %, ± 10 %, (± 5% sujeto a disposición
de investigación especial).
10.
Identifica
los
siguientes
condensadores, dando todos los
valores de su código de marcado.
¿A qué componente corresponde el
marcado con las
letras P1?
a) El condensador variable es C2.
b) Un condensador electrolítico sería C5.
El componente marcado con las letras P1 es
un potenciómetro.
12. ¿A qué capacidad equivale la
asociación
de
condensadores
mostrada en la Figura 2.49?
C = 0,25 + 1,0 = 1,25 µF.
CT
=
C1 ·C 2
0,375
=
= 0,24 µF;
C1 + C 2
1,55
CT
=
0,24 µF
a) 27 nF.
b) 100 nF.
c) 220 000 pF (220 nF).
Electrónica aplicada - GM
13.
Calcula
el
condensador
equivalente entre los puntos a y b
del circuito de la Figura 2.50.
12-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Test de repaso
1. b)
1
1 1
=
+
= 0,5C0 ,
C C0 C0
1
1 1
=
+
= 0,5C0
C C0 C0
Cab = 2C0
14. Vamos a reparar una radio,
instalada en un vehículo 4x4 que va
a realizar una ruta por Senegal.
Tenemos
que
sustituir
un
condensador, cuya capacidad es de
1,5 µF, y la tensión máxima que va a
soportar es de 12 V. A la vista de los
datos técnicos dados en las hojas de
características:
¿Cuál de los dos elegirías? Justifica
la respuesta teniendo en cuenta la
capacidad necesaria, la temperatura
a la que puede estar trabajando el
equipo electrónico, etc.
2. d)
3. d)
4. c)
5. b)
6. a)
7. a)
8. b)
9. d)
10. a)
Comprueba tu aprendizaje
Reconocer los distintos tipos de
resistores y condensadores y
manejar de manera eficaz estos
elementos
1. Comprueba sobre una hoja de
características de un fabricante los
principales
parámetros
de
un
condensador variable. Cita algunos
equipos electrónicos en los que
aparezcan estos componentes.
Los
principales
parámetros
de
un
condensador variable son: variación de
capacidad, variación de temperatura,
dieléctrico, máxima y mínima tensión que
pueden soportar, etc. Estos componentes
suelen aparecer en televisores, radios, etc.
Es el condensador 2 porque el condensador
1 sólo admite hasta 10 V de tensión y
trabaja a una temperatura de 105 ºC.
Electrónica aplicada - GM
2. Cita alguna aplicación en la que se
utilicen resistores de tipo especial,
como los LDR, PTC, etc.
13-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
El LDR o fotorresistencia es un elemento
muy útil para aplicaciones en circuitos donde
se necesita detectar la ausencia de luz de
día:
d) ¿Sería adecuado para colocarlo en
un sistema que tiene que soportar
temperaturas de 175 ºC? no ¿Por
qué?
•
Luz
nocturna
de
encendido
automático
que
utiliza
una
fotorresistencia para activar una o
más luces al llegar la noche.
•
Relé controlado por luz, donde el
estado de iluminación de la
fotorresistencia, activa o desactiva
un Relay (relé), que puede tener un
gran número de aplicaciones.
e) ¿Cuál es la potencia máxima que
es
capaz
de
disipar
en
las
condiciones
de
funcionamiento
descritas en la hoja? ¿Cuáles son
estas condiciones?
Los termistores PTC se utilizan en una gran
variedad de aplicaciones, incluyendo
limitación de corrientes, como sensor de
temperatura, para desmagnetización y para
la protección contra el recalentamiento de
equipos tales como motores eléctricos.
También se utilizan en indicadores de nivel,
para provocar retardos en circuitos,
termostatos
y
como
resistores
de
compensación.
3. La hoja de características de un
resistor montado sobre un equipo es
la que tienes en la Figura 2.57:
f) ¿Cuántas veces podría manipularse
sin
tener
problemas
de
funcionamiento?
a) Se trata de un potenciómetro. Lo sabemos
por las dimensiones y por el cursor.
b) La tolerancia del resistor es 10 %.
c) La tensión máxima a la que podría
trabajar el resistor en corriente continua es
de 500 V.
d) No sería adecuado colocarlo en un
sistema que tiene que soportar temperaturas
de 175 ºC porque sólo soporta las
temperaturas hasta 125 ºC.
e) La potencia máxima que es capaz de
disipar en las condiciones de funcionamiento
descritas en la hoja es de 1 W. A más de 1
W se quemaría el potenciómetro.
f) Podría manipularse, sin tener problemas
de funcionamiento, 10 000 veces.
4. La Figura 2.58 muestra un
condensador
de
tántalo
para
montaje superficial:
A la vista de los datos que se observan en la
misma, Contesta a las siguientes preguntas:
a) ¿De qué tipo de resistor se trata?
Justifica la respuesta.
b) ¿Cuál es la tolerancia del resistor?
El fabricante explica en la hoja de
características cómo es el código de
marcado que utiliza:
c) ¿Cuál es la tensión máxima a la
que podría trabajar el resistor en
corriente continua?
Electrónica aplicada - GM
14-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
de estos componentes
5. Identifica por el código de colores
los condensadores que tienes en la
siguiente fotografía:
A la vista de la información
proporcionada por el fabricante,
contesta a las siguientes preguntas,
explicando la respuesta que das en
cada una de ellas:
a) ¿Cuál es
condensador?
la
capacidad
del
b) ¿En qué fecha ha sido fabricado?
¿Se puede colocar en un circuito
impreso en el que va a tener que
soportar una tensión de 20 V en sus
extremos? ¿Por qué?
c) Explica brevemente en qué
consiste el montaje superficial de los
componentes.
De arriba abajo y de izquierda a derecha:
•
rojo, rojo, amarillo, negro, azul: 220
000 pF (220 nF)
•
rojo, naranja, negro: 23 pF
•
azul, gris, amarillo, blanco, rojo: 680
000 pF (680 nF)
•
naranja, marrón, amarillo: 31 · 104
pF
•
rojo, marrón, negro: 21pF
6. Identifica por el código de colores
los resistores que tienes en esta
fotografía:
a) La capacidad del condensador es 33 ·
107 pF.
b) Ha sido fabricado en octubre de 2004.
No se puede colocar en un circuito impreso
en el que va a tener que soportar una
tensión de 20 V en sus extremos porque sólo
admite tensión hasta 10 V.
c) La tecnología de montaje superficial es el
sistema o conjunto de procesos usados para
soldar componentes de montaje superficial
en una tarjeta de circuito impreso. Los SMC
son componentes micro miniaturizados, con
o sin terminales que se sueldan directamente
en unas zonas conductoras, situadas en la
superficie de la PCB, llamadas huellas
(lands), sin la necesidad de ser insertados y
atravesar la tarjeta.
Utilizar los códigos de marcado
Electrónica aplicada - GM
De izquierda a derecha:
•
•
•
•
•
•
rojo, rojo, rojo, oro: 2 200 ± 5 % Ω
rojo, blanco, negro, oro: 29 ± 5 % Ω
azul, rojo, rojo, plata: 6 200 ± 10
%Ω
rojo, rojo, negro, oro: 22 ± 5 % Ω
azul, verde, negro, oro: 65 ± 5 % Ω
marrón, rojo, verde, oro: 120 K ± 5
%Ω
7. A lo largo de esta unidad hemos
visto cómo se marcan los resistores
15-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
de montaje superficial SMD. Busca en
Internet condensadores para montaje
SMD y pon ejemplos de cómo se
realiza el marcado de la capacidad,
tensión, tolerancia, etc., en estos
componentes.
La novedad es que su uso se ha
generalizado hasta tal punto que aparece en
placas que ni siquiera necesitan de
miniaturización extrema. En vista de esto,
cualquier técnico de mantenimiento y
reparación
de
equipos,
bien
sean
profesionales o de electrónica de consumo,
tiene que estar ya preparado para trabajar
con esta técnica de ensamblaje, como
hicieron hace cuatro décadas los técnicos
que pasaron del cableado punto a punto al
manejo de los circuitos impresos.
El manejo de los componentes de montaje
superficial requiere el uso de herramientas
especiales para desoldar y soldar los
dispositivos SMD. Estos dispositivos se
colocan sobre una superficie de la placa de
circuito impreso, donde se hace su
soldadura, habitualmente con la ayuda de
un robot debido a su reducido tamaño.
•
marrón, rojo, rojo, plata: 1 200
± 10% Ω.
•
rojo, rojo, naranja, plata: 22 000
± 10% Ω.
•
naranja, blanco, rojo, oro: 3 900 ±
5% Ω.
Medir la resistencia de los
resistores y la capacidad de los
condensadores e identificar el
comportamiento
de
estos
componentes en los circuitos
9. Explica la diferencia que existe
entre resistencia y resistor.
La resistencia es la cualidad y el resistor es el
componente.
10.
Determina
la
resistencia
equivalente de los circuitos dados a
continuación:
8. Identifica de qué tipo son los
resistores que tienes en la fotografía
e indica cuáles son sus principales
parámetros en función del código
que llevan marcado.
a) R =
Los principales parámetros son la tolerancia
y la potencia que están en función del
tamaño del resistor. Son resistores fijos. Su
valor óhmico es (de arriba abajo):
•
azul, rojo, rojo, oro: 6 200 ± 5% Ω.
Electrónica aplicada - GM
1,5·3
12·12
=6 Ω
= 1 + 2 = 3; R =
1,5 + 3
12 + 12
1 1 1 1 1+1+ 2 4
= + + =
= ; RT = 1,5 Ω
RT 6 6 3
6
6
b) RT=
16-142
6·24 144
=
= 4,8 ; RT = 4,8 Ω
6 + 24 30
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
11. Haz una lista de aplicaciones de
los principales tipos de resistores que
has visto en la unidad.
13. Calcula la capacidad equivalente
de la asociación de condensadores
dada en la figura:
Resistores variables:
Los termistores PTC se utilizan en una gran
variedad de aplicaciones, incluyendo
limitación de corrientes:
•
como sensor de temperatura
•
para desmagnetización
•
para la protección contra el
recalentamiento de equipos tales
como motores eléctricos
•
en indicadores de nivel
•
para provocar retardo en circuitos
•
termostatos
•
como resistores de compensación.
La mayor parte de las aplicaciones de los
resistores LDR se basan en el accionamiento
de un relé y en el accionamiento de una
lámpara.
C = 1 + 1 = 2 µF
1 1 1 1 3 + 2 +1
= 1 µF
= + + =
6
CT 2 3 6
CT =1 µF; CT = 1 · 10-6 F
12. Calcula la carga que adquiere un
condensador que se conecta a una
pila, cuya tensión es de 25 V, si tiene
una capacidad de 200 nF.
C
=
Q
;
V
despejamos
la
Q
=
C·V,
sustituimos los valores y obtenemos: Q = 200
· 10-9·25 = 5 · 10-6 Cu.
Electrónica aplicada - GM
17-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 3. Análisis de circuitos en corriente
continua
Actividades
1. Explica cómo conectarías un
polímetro, en el esquema de la
Figura 3.6, para medir la tensión en
R2 y cómo medirías la intensidad que
circula por R3.
Para medir la tensión de la resistencia R2 con
el polímetro hay que conectar las puntas en
paralelo en los dos extremos, y poner el
polímetro en modo voltímetro.
(tensión, intensidad, etc.) y el valor
de escala.
•
Ranuras
de
inserción
de
condensadores, en las que se debe
insertar
el
condensador
cuya
capacidad se va a medir.
•
Orificio para la Hfe de los
transistores: permite insertar el
transistor cuya ganancia se va a
medir.
•
Entradas en las que se conectan las
puntas de medida.
•
Habitualmente,
los
polímetros
analógicos poseen cuatro bornes
(aunque también existen de dos):
uno, que es el común, y los demás
para medir tensiones y resistencias,
intensidades e intensidades no
mayores de 20 A.
Para medir la intensidad de la R3 hay que
conectar el polímetro en serie con el circuito
y poner el polímetro en modo amperímetro.
2. Busca en Internet cómo funciona
un polímetro analógico. Realiza un
dibujo del mismo e investiga cómo se
toman las medidas con este aparato.
Explica, además, cómo se manejan
las escalas para poder tomar las
lecturas.
Un polímetro analógico, genérico o
estándar, suele tener los siguientes
componentes:
•
•
Conmutador
alterna-continua
(AC/DC): permite seleccionar una u
otra opción, dependiendo de la
tensión (continua o alterna).
Interruptor
rotativo:
permite
seleccionar funciones y escalas.
Girando
este
componente
se
consigue seleccionar la magnitud
Electrónica aplicada - GM
3. Localiza, en el manual de un
polímetro, los símbolos que hacen
alusión a los errores que este
aparato de medida puede cometer
en sus lecturas e investiga por qué
suceden.
El error que cometen se debe a la resistencia
interna. Existen el error de lectura y error
18-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
total. Los símbolos son: V y I.
4. Señala cuántos nudos tiene el
circuito
de la Figura 3.16.
a) ¿Cuánto vale la tensión que
podemos medir en cada una de las
resistencias?
b) ¿Qué intensidad circula por cada
una de ellas?
a) Al estar las resistencias en paralelo la
tensión es de 15 V.
b) La intensidad que circula por cada una de
ellas es: I =
V 15
= 1,5 A .
R 10
R1
10 Ω
El circuito tiene cinco nudos.
V1
15 V
10 Ω
5. Indica cuántas ramas y mallas
tendrá el mismo circuito y explica
por qué.
El circuito tiene ocho ramas. En un circuito
eléctrico se denomina rama a la porción de
circuito que queda entre dos nudos del
mismo. Si contamos en nuestro circuito
vemos que hay ocho ramas y cuatro mallas.
R2
9. Dibuja, sobre el circuito de la
Figura 3.30, cómo irá la corriente y
dónde está el positivo de las
tensiones en cada una de las
resistencias.
6. ¿Cuál será el valor de la
intensidad que circula por una
resistencia de 20 Ω, que está
conectada a una pila de 40 V?
La intensidad será: I =
V 40
=
= 2A .
R 20
7. Dos resistencias de 10 Ω se
conectan en paralelo a una pila de
15 V. Calcula el valor de la
intensidad que proporciona la pila.
La intensidad de la pila es:
1 1
V 15
+ = 0,2 Ω; I = = = 3 A .
10 10
R 5
8. Dibuja el esquema del circuito del
apartado anterior y contesta a las
siguientes preguntas:
Electrónica aplicada - GM
La flecha negra indica el sentido de la
intensidad que circula por el circuito. Las
puntas de las flechas rojas indican dónde
están los positivos en cada una de las
tensiones de las resistencias.
10.
Consulta
el
libro
de
características de un teléfono móvil y
localiza qué consumo de potencia
tiene el aparato. Con el voltaje que
tiene su batería, calcula la intensidad
de
corriente
que
tiene
que
proporcionar al aparato para que
funcione correctamente. Para ello,
19-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
utiliza las fórmulas que hemos visto
para el cálculo de la potencia en
corriente continua.
a) La intensidad que circula por el circuito
es:
IT =
El teléfono UMTS/3G tiene una potencia de
500 mW. El voltaje de la batería es de 3,7
V y la intensidad es: I =
P
= 0,13 A .
V
V
20
=
= 0,5 A .
RT 40
b) La potencia consumida es:
P = V · I = 20 · 0,5 = 10 W.
c) El rendimiento del generador es:
11. ¿Qué tensión tiene la batería de
un reproductor de MP3, si sabemos
que necesita una potencia de 100
mW y que por él circula una
intensidad de 10 mA?
La tensión de la batería del reproductor es:
P = V· I; V =
P 0,1
=
= 10V .
I 0,01
η=
Putil
8,75
·100 =
·100 = 58,33%
Ptotal
15
14. En el circuito de la Figura 3.37
todas las resistencias son iguales y
de valor R = 10 Ω. Calcula el
rendimiento
del
generador
si
sabemos que E1 = 30 V.
12.
Cita
cuatro
ejemplos
de
generadores de continua que estén
funcionando como receptores.
Todas las baterías recargables, como las que
usan los teléfonos móviles, las cámaras de
vídeo, los flashes para fotografía (suelen
usar pilas AAA recargables), las cámaras de
foto, etc., se comportan como receptores
cuando están siendo recargadas.
13. En el circuito de la Figura 3.36, E1
y R4 forman un generador real de
tensión:
η=
Putil
20
·100 = ·100 = 33,3%
Ptotal
60
I=
V 30
=
= 2A
RT 15
La potencia útil se calcula con los valores de
R2 y R3 en paralelo.
15. Calcula la potencia entregada
por el generador E1 en el siguiente
circuito:
Calcula:
a) Intensidad total que circula por el
circuito.
b) Potencia consumida en el circuito.
c) Rendimiento del generador.
Electrónica aplicada - GM
20-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
La potencia es: P =
V 2 36
=
= 12W .
R
3
Si realizamos la simulación del circuito
obtenemos los siguientes valores:
Voltímetro
16. Calcula la potencia disipada en
R4 en este circuito:
Amperímetros
Las ecuaciones de las mallas y del nudo son:
a) I1 = I2 + I3
b) 10 = 20 I1 + 2 I2
c) – 8 = - 2 I2 + 6 I3
Por R4 circula la intensidad de I1. Para
calcular la potencia disipada en esta
resistencia hay que hacer los siguientes
cálculos:
P = I12 · R4
Sumamos las ecuaciones b) y c):
2 = 20 I1 + 6 I3;
2 − 20 I1
10 − 20 I1
; I2 =
sustituimos en
6
2
I3 =
la a)
I1=
2 − 20 I1 10 − 20 I1
+
;
6
2
I1= 0,6 - 3,33 I1+ 5 - 10 I1
14,33 I1 = -9,4; I1 = - 0,65 A. El valor es
negativo porque el sentido de I1 debe ser al
contrario de cómo lo hemos dibujado.
18. Explica, sobre la imagen del
polímetro, cómo configurarías el
aparato para medir una intensidad
en un circuito cuyo valor calculado es
de 250 mA.
Debes explicar:
a) Escala que vas a utilizar y posición
en la que debe estar colocado el
selector.
b) Dónde colocarías las puntas de
prueba y por qué.
c) Cómo tendría que conectarse en el
punto del circuito donde vas a medir
la intensidad.
a) El cuadro rojo indica la escala de
amperios en continua. Debemos colocarlo en
el punto de 10 A, puesto que el anterior es
para medir 200 mA y no sería suficiente.
b) La punta negra debemos colocarla en el
terminal “Com”. La roja la colocaremos en la
posición de 10 A, puesto que la escala
anterior mide sólo hasta 200 mA.
c) Tendría que conectarse en serie.
La potencia es: P = I12 · R4;
P = 0,4225 · 10 = 4,2 W.
17. Rellena los valores que deben
marcar los aparatos de medida que
están conectados en el circuito de la
Figura 3.41 e indica de qué tipo es
cada uno de ellos.
Electrónica aplicada - GM
21-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
R3: P = R · I2 = 4 · 0,312 = 0,38 W
R4: P = R · I2 = 8 · 0,332 = 0,87 W
Si sumamos todas las potencias absorbidas,
incluida la del generador V2:
1,02 + 1,089 + 1,44 + 0,38 + 0,87 = 4,7
W; sale más debido al error de los aparatos.
20. Explica el proceso que debe
seguirse para medir la tensión en
una resistencia de un circuito si
sabemos que su valor óhmico es de 1
k2 y circula por ella una intensidad
de 10 mA.
Poner el polímetro en modo voltímetro. Para
medir la resistencia las puntas están en
paralelo a la resistencia y hay que saber la
escala. Para ello calculamos la tensión:
V = I · R = 0,01 · 1 200 = 12 V
Punta roja
Punta negra
19. En el circuito de la Figura 3.46,
realiza un balance de potencia e
indica si los generadores están
entregando o absorbiendo potencia.
La medida es 12 V; por tanto, tenemos que
poner la escala del voltímetro en el polímetro
en DC en 20 V.
Test de repaso
1. a)
2. d)
3. c)
4. b)
5. c)
6. d)
Potencia en los generadores:
V1: P = V · I = 12 · 0,33 = 3,96 W
(entregada).
V2: P = V · I = 6 · 0,17 = 1,02 W
(absorbida, porque la intensidad va en
sentido contrario).
7. a)
8. b)
9. c)
10. a)
11. b)
R1: P = R · I2 = 10 · 0,332 = 1,089 W
R2: P = R · I2 = 15 · 0,312 = 1,44 W
Electrónica aplicada - GM
22-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Comprueba tu aprendizaje
Manejar las leyes fundamentales
del análisis de circuitos.
Calcular
la
potencia
rendimiento eléctricos.
Resolver circuitos
continua.
en
y
el
corriente
1. Un circuito consta de un generador
de tensión de 20 V y de una
resistencia R1 de 10 Ω. ¿Cuál es el
valor de la corriente en este circuito?
¿Qué resistencia R2 debe añadirse en
serie con R1 para reducir la corriente
a la mitad? Realiza los esquemas
para este circuito.
La corriente es: I =
V
= 2 A.
R
Debe añadirse otra resistencia de 10 V.
Esquema 1:
RT = 4,8 Ω
P = I2 · R, P1Ω = 6,25W
La potencia es: P10Ω = 3,9 W.
3. Dibuja un esquema en el que se
muestren dos resistencias, R1 y R2,
conectadas en serie a una fuente de
alimentación de 100 V.
a) Si en la resistencia R1 se mide una
tensión de 30 V, ¿cual es tensión en
R2?
b) Dibuja en el esquema la polaridad
de las tensiones en R1 y R2.
R1
V1
1
1 1 1+ 4 5
=
+ =
=
= 0,2 Ω
RT 24 6
24
24
10 Ω
20 V
Esquema 2:
R1
R2
10 Ω
10 Ω
V1
c) Si la corriente que circula por R1 es
de 1 A, ¿cuál es la corriente que
circula por R2? ¿Cuál es la resistencia
total a través de la fuente de voltaje?
¿Y cuál es el voltaje a través de R1 y
de R2?
d) ¿Qué potencia estará entregando
el generador para que el circuito
pueda funcionar correctamente?
20 V
2. El circuito de la Figura 3.52 se
conecta a una fuente de alimentación
de 30 V. Calcula la potencia que
disipan las resistencias R4 y R1 (todos
los valores vienen dados en ohmios).
Electrónica aplicada - GM
R1
V1
100 V
a) La tensión en R2 es 70 V.
b)
23-142
R2
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
R1
comprueba, conectando en el mismo
los aparatos de medida adecuados,
que las intensidades que has
calculado coinciden con los valores
que marcan dichos aparatos.
R2
V1
100 V
El positivo de la tensión está en la punta de
la flecha.
c) La corriente que circula por R2 es 1 A. La
resistencia total es la suma de las dos. Por R1
circula 30 V y por R2 circula 70 V.
d) El generador estará
potencia de 100 W.
entregando
la
4. Calcula en el siguiente circuito la
potencia entregada o recibida por el
generador E2 y la disipada en la
resistencia R1.
Ia
6. ¿Cuánto valdrá el valor de la
intensidad que circula por el circuito
si todas las resistencias son iguales,
de valor 2 Ω, y el valor de las pilas
es E1 = 10 V y E2 = 16 V? ¿En qué
sentido circulará?
Ib
Planteamos el sistema de ecuaciones:
2 Ia + 4 (Ia - Ib) - 2 = 0;
Ib + 4(Ib - Ia) + 6= 0
Resolviendo
obtenemos:
el
sistema
de
ecuaciones
Ia= -1 A
Ib= -2 A
Nos han salido en sentido contrario al que
hemos supuesto. Según el esquema, Ia es lo
mismo que I1 e Ib es igual que –I2. Por tanto,
I1 va en el sentido contrario al que está
marcado en el circuito (sale del nudo).
I3 será igual a la resta de las dos
intensidades calculadas y su valor será de 1
A.
5. Monta el circuito de la actividad
anterior sobre un simulador y
Electrónica aplicada - GM
Circulando la intensidad en la malla en el
sentido de las agujas del reloj tenemos:
- 10 -16 = I(6); I = - 4,3 A
Al salir negativo, el sentido es el contrario a
las agujas del reloj.
7.
La
resistencia
equivalente
correspondiente a la asociación de
tres resistencias iguales conectadas
en serie es de 150 Ω, y la intensidad
que circula por cada una de ellas es
de 3 A. Calcula:
a) Cuánto valdrá cada una de las
resistencias.
b) La caída de tensión que se
produce en la resistencia equivalente
24-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
cuando se conectan las tres en serie.
c) La caída de tensión que se produce
en cada una de las tres resistencias
conectadas en serie.
d)
Dibuja
correspondiente.
el
esquema
a) Cada una de las resistencias valdrá 50 Ω.
b) La caída de tensión es:
V = 3 ·150 = 450 V.
a) El circuito tiene tres ramas.
c) La caída de tensión es:
b) El circuito tiene dos nudos.
V = 50 · 3 = 150 V.
c) Son necesarias tres ecuaciones, si lo
resolvemos por Kirchhoff: dos de las mallas y
una del nudo.
d) Dibuja el esquema correspondiente.
R1
R2
R3
V1
100 V
8.
Contesta
a
las
siguientes
cuestiones sobre el circuito de la
Figura 3.55:
a) ¿Cuántas ramas tiene el circuito?
d) El aparato marcará la intensidad que
circula por la rama donde está R4.
e) La potencia que está poniendo en juego el
generador V2 es de 41,6 W.
f) Necesitamos calcular las intensidades que
circulan por cada una de las mallas (y por
las ramas del circuito). Planteando las
ecuaciones de malla, nos quedará el
siguiente sistema:
20 Ia + 15 (Ia - Ib) + 25 - 12 = 0
b) ¿Cuántos nudos?
40 Ib + 15 (Ib - Ia)+10 – 25 = 0
c)
¿Cuántas
ecuaciones
son
necesarias para resolver el circuito?
Justifica la respuesta.
Resolviendo el sistema nos quedará:
Ia = -0,3 A (sale del nudo, va en sentido
contrario al que hemos marcado);
d) ¿Qué valor marcará el aparato de
medida de la figura? ¿Por qué?
Ib = 0,2 A
e) ¿Cuál es la potencia que está
poniendo en juego el generador V2?
f) ¿Qué potencia está consumiendo la
resistencia R4?
g) ¿Cuál es el valor de la intensidad
que circula por la rama de V1?
h) Comprueba que se cumple la
primera ley de Kirchhoff en el nudo
donde están conectadas R1, R3 y V2.
La intensidad en la rama de en medio será la
suma de las dos: 0,3 + 0,2 = 0,5 A.
La
potencia
2
b
en
R4
será:
2
P = I ·R4 = 0, 2 ·20 = 0,8W
g) El valor de la intensidad que circula por la
rama de V1 es 0,3 A.
h) La intensidad en la rama de en medio
será la suma de las dos:
0,3 + 0,2 = 0,5 A.
9. En el circuito de la Figura 3.56 se
sabe que la resistencia R1 está
consumiendo una potencia de 400
Electrónica aplicada - GM
25-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
W. El generador real, formado por Vg
y Rg, trabaja con un rendimiento del
80 %. ¿Cuál será el valor de la
tensión Vg, a la vista de los datos
ofrecidos en el enunciado?
η=
Putil
400
, Ptotal = 500 W
·100 , 80 =
Ptotal
Ptotal
P = I2 · R; 500 = I2 · 210; I2 =2,38 A;
I = 1,53 A
La tension será: Vg= 1, 53 · 210 = 321 V.
Tomar
medidas
eléctricos.
en
circuitos
10. Explica, sobre la figura siguiente,
cómo habría que preparar este
polímetro para tomar la medida de
una tensión de 15 V en un
componente de un circuito electrónico
(cómo se conectan las puntas de
prueba, selección de la escala, etc.).
Explica también cómo habrá que
configurarlo si queremos medir la
intensidad
que
pasa
por
el
componente, sabiendo que el valor
es de 30 mA.
Escala y punto
de tensión.
Las puntas de prueba se conectan en
paralelo con el componente a medir, en la
escala de V en DC y en 20 V. Para medir la
intensidad tenemos que poner la rueda en
modo amperímetro en la A y en un valor
mayor de 30 mA.
11. En el circuito de la Figura 3.58
queremos medir de alguna manera
cuál es la potencia que está
R1.
consumiendo
la
resistencia
Solamente
disponemos
de
un
polímetro, como el usado en el
apartado anterior. Responde a las
siguientes cuestiones:
a) ¿Qué medidas tendrías que tomar
si quieres saber cuál es la potencia
en
la
resistencia?
Justifica
la
respuesta.
b) Dibuja, sobre el esquema, cómo
harías
las
conexiones
correspondientes para cada una de
las medidas (si son varias) que tienes
que realizar.
c) Al conectar el polímetro en los
extremos de R1 se ha quemado el
fusible de protección. ¿Cómo estaba
configurado para que haya sucedido
tal cosa? ¿Por qué se ha podido
producir la rotura del fusible?
Electrónica aplicada - GM
26-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Explica cuál de los valores medidos
anteriormente se corresponde con la
intensidad en R1.
Utilizando el simulador:
XMM1
Tensión en R4
a) Tenemos que medir la tensión (V) y la
intensidad (I), ya que la fórmula de la
potencia es P = V · I. Una vez calculada la
potencia, se multiplica.
b) Aquí mostramos una captura de pantalla
del simulador con los aparatos de medida
colocados sobre el circuito, para medir la
tensión y la intensidad.
R3
R4
XMM2
R2
R1
R5
XMM3
XMM4
R6
V1
R7
12 V
Intensidad en R6
Intensidad en R6
c) La rotura se ha podido producir porque a
lo mejor hemos medido la intensidad en
paralelo.
12. Sobre el esquema de la Figura
3.59, coloca el polímetro para medir:
a) Tensión en R4.
b) Intensidad por R5.
c) Intensidad total del circuito.
d) Intensidad en R6.
Electrónica aplicada - GM
27-142
Intensidad en R5
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 4. Electromagnetismo
Actividades
1. Un imán tiene 0,2 Wb de flujo
magnético y una sección de 10 cm2.
Halla la inducción magnética.
φ
;
La inducción magnética será B =
S
sustituyendo los valores será:
B=
0,2
= 2000 T ; B = 2 000 T.
10 .10 − 4
2. Calcula la sección de un imán cuya
inducción magnética es de 3 T y el
flujo magnético es de 6 mWb.
De la ecuación de la inducción magnética
φ
despejamos la sección y obtenemos S =
;
B
sustituimos
S=
6 . 10
3
−3
= 0 , 002 m 2 ; S = 0,002 m2.
5. Halla la permeabilidad absoluta y
el flujo magnético de una sección que
frente a un campo magnético de 12
000 Av/m y 6 cm2 de sección es
sometida a una inducción magnética
de 6 T.
B
;
La permeabilidad absoluta es µ =
H
sustituimos los valores y obtenemos
µ = 6 = 0 , 0005 H/m. Para calcular el
12000
flujo magnético aplicamos la fórmula φ = S ·
B.
φ = 6.10 −4 ·6 = 36.10 −4 Wb .
6. Calcula la inducción magnética
cuya intensidad de campo es de 10
000 Av/m y la permeabilidad
absoluta es de 0,0016 H/m.
Para calcular la inducción magnética
aplicamos la fórmula B = µ · H; sustituyendo
los valores obtenemos
B = 0,0016 · 10 000 =16 T.
3. Halla el flujo magnético de un
imán cuya sección es de 3 cm2 y la
inducción magnética es de 2 T.
Si despejamos la ecuación de la inducción
magnética φ = S · B; sustituyendo obtenemos
φ = 3 · 10-2 · 2 = 0,06 Wb.
4. Calcula la inducción magnética de
un imán cuyo flujo magnético es de 8
mWb y tiene una sección de 11 cm2.
φ
La inducción magnética será B =
;
S
sustituimos los valores y obtenemos
8 . 10 − 3
= 7 , 27 T .
B=
11 . 10 − 4
Electrónica aplicada - GM
7. Calcula la inducción magnética
cuya intensidad de campo es de 5
000 Av/m y la permeabilidad
absoluta es de 0,0012 H/m.
B = µ · H; sustituyendo los valores obtenemos
B = 0,0012· 5 000 = 6 T.
8. Para fabricar una bobina con
núcleo de aire, si sabemos que tiene
un coeficiente de autoinducción de 1
mH, su longitud debe ser de 3 cm y
un diámetro de 3 cm, ¿cuántas
espiras deberá tener la bobina?
28-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
N
=
l·I
φ
;
sustituimos
1 . 10
los
−3
valores
y
·I
, (1). La
φ
permeabilidad de una bobina con núcleo de
aire es µ 0 = 4 π · 1027 H/m, donde la
obtenemos
N
=
superficie es S = 3·1,5 = 4,5cm2 y donde
N ·I
φ = S · B; φ = 4 , 5 . 10 − 4 · 4 π · 1027 ·
.
L
Esta formula la sustituimos en la formula (1) y
nos da:
1 . 10
N = 56 , 52 . 10
−3
·I
N · I ; donde la I se
0 , 03
1 . 10 − 3
va y se queda: N = 56 , 52 . 10 − 11 · N ;
0 , 03
N=
8
− 11
·
1 . 10 − 3
; N2 = 5,30 · 10-4 · 101884 . 10 − 11 · N
= 5,30 · 10-12; N = 2,31.
9. Calcula la intensidad de campo de
una bobina que tiene 400 espiras,
por la que circula una intensidad de
6 A, sabiendo que la longitud de la
bobina es de 12 cm.
N ·I
H=
; sustituyendo obtenemos:
L
H=
400 ·6
= 20000 A V/m.
12 . 10 − 2
10. Calcula la inducción magnética
de un electroimán cuya intensidad de
campo es de 13 000 AV/m y la
permeabilidad absoluta de su núcleo
ferromagnético es de 0,0013 H/m.
B = µ · H ; sustituimos los valores y
obtenemos B = 0,0013 · 13 000 = 16,9 T.
11. Navega por las páginas Web
señaladas en el recuadro al margen
del epígrafe 2.4 e investiga la
Electrónica aplicada - GM
compatibilidad electromagnética, la
inmunidad
y
emisividad
en
telecomunicaciones
http://www.tuv.com
La compatibilidad electromagnética (también
conocida por sus siglas CEM o EMC) es la
rama de telecomunicaciones que se ocupa
de las interferencias entre equipos eléctricos
y electrónicos. Consiste en la capacidad de
cualquier aparato, equipo o sistema para
funcionar de forma satisfactoria en su
entorno electromagnético, sin provocar
perturbaciones
electromagnéticas
sobre
cualquier objeto de ese entorno. Es decir,
ese aparato, equipo o sistema debe ser
capaz de operar de manera adecuada en
ese entorno, sin ser interferido por otro
(inmunidad
o
susceptibilidad
electromagnética) y además, no debe ser
fuente de interferencias que afecten a otros
equipos
de
ese
entorno
(emisiones
electromagnéticas).
12. Una inductancia sin entrehierro
se construye con un devanado de
200 espiras sobre un núcleo de
reluctancia de 2 · 106 A/Wb. Calcula
el valor de la inductancia.
I
N = L · φ ; 200 = L · 2 · 106; despejando
L = 0,0001 H.
13. Explica la ley de Faraday y busca
en Internet ejemplos de esta ley.
El experimento que realizó Faraday consistía
en lo siguiente: con dos bobinas, compuestas
por cierta cantidad de espiras colocadas
cerca una de la otra, sin que lleguen a
tocarse, a una de las bobinas se le conectó
una batería y a la otra un galvanómetro.
Cuando a la bobina que estaba conectada a
la batería se le hacía pasar corriente de
forma
intermitente,
la
aguja
del
galvanómetro se movía, pero sólo en los
29-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
instantes en los que se conectaba y
desconectaba a la batería, pero no se
observaba desviación en el galvanómetro
cuando
la
bobina
se
encontraba
indefinidamente conectada a la batería.
14. Calcula la inductancia de una
bobina con una intensidad de 2 A,
120 espiras y un flujo de 0,002 Wb.
L ·I
N ·φ
;
N =
φ ; despejando la L =
I
sustituyendo los valores la
L=
120 ·0 , 002
= 0 ,12 H .
2
φ = 0 , 2 . 10
−4
·4
301,59.10-11 ·
π ∙ 1027
120 · I
=
L
·
I
. Sustituyendo en la
L
formula
N ·φ
120 ·301 , 59 . 10
L =
; L =
I
− 11
I
I
L = de
aquí despejamos la L.
b) Igual que a), pero utilizando la formula de
la permeabilidad absoluta.
17. Calcula el número de espiras de
una bobina con los siguientes datos:
• Fluye una intensidad de 4 mA.
15. Calcula el número de espiras de
una bobina en la que fluye una
intensidad de 3 A, un flujo magnético
de 0,02 Wb y tiene una inductancia
de 0,2 H.
N
=
L ·I
φ
;
sustituimos
los
valores
y
• Un flujo magnético de 0,03 mWb
(miliweber).
• Y una inductancia de 0,02 mH
(milihenrio).
Después pasa las unidades a A, Wb
y H.
L ·I
0 , 2 ·3
obtenemos N = 0 , 02 = 30 v .
N = φ ; sustituimos los valores y
obtenemos:
16.
Calcula
el
coeficiente
de
autoinducción L de una bobina con
las siguientes características: 120
espiras (N); 0,2 cm2 sección de la
bobina (S); 2 cm de longitud (L),
para:
N=
0 , 02 . 10 − 3 · 4 . 10
0 , 02 . 10 − 3
−3
= 4 . 10
−3
V .
18. Calcula el valor de la bobina con
los colores marrón, rojo, amarillo y
plata de la figura 4.16:
a) Una bobina con núcleo de aire.
b) Una bobina con núcleo de hierro
con una permeabilidad relativa ( µr)
de 28.
N ·φ
. La permeabilidad de una
I
bobina con núcleo de aire es
a) L =
µ 0 = 4 π ∙ 1027 H/m, donde la superficie es
S = 0,2 cm2 y φ = S · B;
El valor de la bobina es 12 ± 10 % µH.
Electrónica aplicada - GM
30-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
c) 23 ± 10 % µH.
19. Identifica el
siguientes bobinas:
valor
de
las
d) 100 ± 2 % µH.
a) Naranja, amarillo, marrón, marrón.
b) Amarillo, verde, rojo, oro.
c) Rojo, naranja, negro, plata
d) Marrón, negro, marrón, rojo.
22. Calcula el valor de la inductancia
total para cuatro bobinas en serie de
valor L1 = L2 = L3 = L4 = 3 mH, pasa la
unidad a henrios (H).
LT = L1 + L2 + L3 + L4 = 3+3+3+3 = 12 mH.
En henrios sería LT = 12 · 10-3 H.
a) 4 700 ± 5 % µH.
b) 67± 5 % µH.
c) 220 ± 5 % µH.
d) 56 µH.
20. Calcula el valor de las siguientes
bobinas con el valor de tolerancia,
analizando el código de colores:
a) Marrón, verde, amarillo y plata.
b) Negro, rojo, amarillo y plata
23. Calcula el valor de la inductancia
total para las cuatro bobinas en
paralelo del mismo valor que la
actividad 22.
1
1
1
1
1
=
LT
L1 + L 2 + L 3 + L 4 ; sustituimos los
valores y obtenemos
1
1 1
1
1
4
=
LT
3 + 3 + 3 + 3 = 3 , donde LT =
0,75 mH. En henrios sería LT = 0,75 · 10-3 H.
c) Amarillo, violeta, rojo y oro.
d) Verde, violeta, negro y marrón.
e) Verde, negro, violeta y rojo.
a) 15 ± 10% µH.
b) 2 ± 10% µH.
24. Calcula el valor total de
inductancia de los siguientes circuitos
con valor de 4 µH cada una, pasar a
henrios (H):
c) 4 700 ± 5% µH.
d) 57 µH.
e) 50 µH.
21. Indica qué colores tendrían las
bobinas con los siguientes valores:
a) 340 ± 1 % µH.
b) 4 500 ± 5 % µH.
Electrónica aplicada - GM
31-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
9. a)
10. a)
11. a)
12. b)
Comprueba tu aprendizaje
Distinguir las características de los
imanes, así como los campos que
originan
4 ·4
= 2 + 4 = 6 µH
a)
4+4
6 ·8
= 3, 42 + 4 = 7 , 42 µ H
6+8
LT = 7,42 µH = 7,42 ∙ 10 H
-6
b)
8·4
= 2 , 6 +4 = 6,6 µH
8+4
2 , 6 ·6 , 6
=
2 , 6 + 6 , 6 1,86 µH
LT = 1,86 µH = 1,86 · 10-6 H
1
1
1
1
c) L = L + L + L
T
1
2
3
LT = 1,33 µH = 1,33 · 10 H
-6
Test de repaso
1. c)
2. d)
3. d)
4. d)
5. a)
6. a)
7. c)
8. c)
Electrónica aplicada - GM
1. Explica las características de los
imanes
y
pon
ejemplos
que
conozcas.
Un imán presenta dos polos magnéticos:
polo norte y polo sur. Estos polos son
indivisibles, es decir, si rompiésemos un
imán, obtendríamos dos imanes más
pequeños, pero cada uno con sus propios
polos norte y sur. Una de las características
fundamentales es que dos polos del mismo
nombre o signo (positivo o negativo) se
repelen, mientras que dos de distinto nombre
o signo se atraen (positivo y negativo).
Ejemplos de imanes:
•
Imanes cerámicos o ferritas.
•
Imanes de alnico.
•
Imanes de tierras raras.
•
Imanes flexibles.
2. Detalla las diferencias que existen
entre un material ferromagnético,
diamagnético y paramagnético y pon
ejemplos de cada tipo de material.
Los
materiales
ferromagnéticos
y
paramagnéticos son atraídos a las zonas
donde el campo magnético es más intenso.
La fuerza es, en el caso de los
paramagnéticos, del orden de 1 000 a 1
000 000 veces menor que en los
ferromagnéticos. Es el caso de, por ejemplo,
el aluminio (Al).
32-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
En cambio, los materiales diamagnéticos se
dirigen a los puntos del campo en los que su
intensidad es menor. Es el caso, por
ejemplo, del zinc (Zn).
6. Explica los tipos de bobinas que
existen y las aplicaciones de cada
una de ellas.
a) Las bobinas fijas:
•
Con núcleo de aire: En ellas, el
conductor se arrolla sobre un soporte
hueco que posteriormente se retira,
quedando con un aspecto parecido
al de un muelle. Estas bobinas
pueden tener tomas intermedias, en
cuyo caso se pueden considerar
como dos o más bobinas arrolladas
sobre un mismo soporte y conectadas
en serie. Se utilizan para frecuencias
elevadas.
•
Con núcleo sólido: Poseen valores de
inductancia más altos que los
anteriores, debido a su elevado nivel
de permeabilidad magnética. El
núcleo suele ser de un material
ferromagnético. Los más empleados
son la ferrita y el ferroxcube.
•
De nido de abeja: Con estas
bobinas, gracias a la forma del
bobinado, se consiguen altos valores
inductivos en un volumen mínimo. Se
utilizan en los circuitos sintonizadores
de aparatos de radio, en las gamas
de onda media y larga.
•
De ferrita: Arrolladas sobre núcleo de
ferrita, normalmente cilíndricos y con
aplicaciones en radio, resultan muy
interesantes desde el punto de vista
práctico, ya que permiten emplear el
conjunto como antena colocándola
directamente en el receptor.
•
De núcleo toroidal: Se caracterizan
por el flujo generado que no se
dispersa hacia el exterior, debido a
su forma, se crea un flujo magnético
cerrado, dotándolas de un gran
rendimiento y precisión.
3. Define el concepto de líneas de
fuerza y campo magnético.
El flujo magnético consiste en la cantidad de
líneas de fuerza que forman un campo
magnético. Así, cuando aumenta el flujo
magnético, aumentan las líneas de fuerza.
La
inducción
magnética,
también
denominada densidad de flujo magnético, es
la cantidad de flujo magnético por unidad
de superficie. Se trata del número de líneas
de fuerza que pasan perpendicularmente por
una unidad de superficie.
Identificar los campos magnéticos
creados
por
conductores
recorridos por corrientes eléctricas
4. Halla la inducción magnética de
un electroimán con una intensidad de
campo es de 1 400 Av/m y tiene una
permeabilidad absoluta de 0,0016
H/m.
B = µ · H ; sustituimos los valores y
obtenemos B = 0,0016 · 1 400 = 2,24 T.
5. Calcula la inductancia de una
bobina con una intensidad de 2 A, un
número de espiras de 1 000 vueltas
y un flujo de 0,2 mWb.
N ·φ
L=
, sustituimos los valores y
I
1000 ·0 , 2 . 10 − 3
= 0 ,1 H .
obtenemos L =
2
Estudiar
bobinas
los
componentes:
Identificación de bobinas
Electrónica aplicada - GM
las
b) Las bobinas variables se caracterizan por
la posibilidad de ajustar su valor de
inductancia entre cero y un valor máximo.
33-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
7. Identifica el valor de la siguiente
bobina utilizando el código de
colores:
El valor de la bobina sería: 25 ± 5% µH.
8. Identifica, en la Figura 4.34 de
qué tipo son las bobinas.
Bobinas de núcleo de aire.
a) De nido de abeja.
b) De ferrita.
c) De núcleo de aire.
d) De núcleo toroidal.
e) De núcleo sólido.
9. Identifica las
siguientes placas:
bobinas
en
las
Bobinas de núcleo toroidal.
Bobinas de núcleo toroidal.
Bobina con núcleo de hierro.
Bobinas de núcleo toroidal.
10 ¿De qué tipo es la bobina de cada
una de las placas del ejercicio 9?
Calcula el valor de las bobinas del
apartado c) del ejercicio 9, utilizando
el código de colores.
Bobinas de núcleo toroidal.
Electrónica aplicada - GM
La bobina es marrón-verde-negro-plata. El
valor de las bobinas es: 15 ± 10% µH.
34-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Cálculo de inductancias
11. Calcula la inductancia total para
tres bobinas conectadas en serie de
un valor de 0,3 H cada una.
LT = L1+ L2+ L3 = 0,3 + 0,3 + 0,3 = 0,9 H.
12. Calcula la inductancia total para
tres bobinas conectadas en paralelo
de un valor de 0,3 H cada una.
1
1
1
1
=
LT
L1 + L 2 + L 3 ; LT = 0,1 H.
13. Calcula la inductancia total para
cuatro
bobinas
conectadas
en
paralelo de valor 0,4 µH cada una;
pasa la unidad de la inductancia
total a henrios (H).
1
1
1
1
1
=
+
+
+
LT
L1 L 2
L3
L 4 ; LT = 0,1 µH,
LT = 0,1 · 10-6 H.
14. Calcula la inductancia total para
los siguientes circuitos donde L1 = L2
= L3 = L4 = L5 = 0,04 mH, pasa la
unidad a henrios (H).
a)
L2 ·L4
0,04·0,04
=
= 0,02 mH
L2 + L4 0,04 + 0,04
LT = 0,02 + 0,02 + 0,04 = 0,08 mH.
En henrios: 0,08 · 10-3 H.
b)
L 2 · L5
0,04·0,04
=
= 0,02 mH
L2 + L5 0,04 + 0,04
L1 · L3
0,04·0,06
=
= 0,024 mH
L1 + L3 0,04 + 0,06
LT = 0,024 + 0,04 = 0,028 mH.
En henrios: 0,028 · 10-3 H.
0 , 08 ·0 , 08
c) 0 , 08 + 0 , 08 = 0 , 04 mH
0 , 04 · 0 , 04
LT = 0 , 04 + 0 , 04 = 0,02 mH.
En henrios: 0,02 ·10-3 H.
Electrónica aplicada - GM
35-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 5. Principios fundamentales de la
corriente alterna
Actividades
1. Calcula la impedancia que
presentan una bobina de L = 3 H y
una resistencia en serie de R = 20 Ω,
si se conectan a un generador de
corriente alterna cuya ecuación es: V
(t) = 10 sen 20 t (v).
Dibuja el diagrama de los vectores
de las tres impedancias.
La impedancia de la bobina:
X L = ϖ ·L = 20·3 = 60Ω
El módulo de la impedancia total será:
Z total = R 2 + ( X L )2 = 202 + (60)2 = 63, 24 Ω
El ángulo de la impedancia:
ϕ = arctg
XL
60
= arctg
= arctg 3 = 71,54º
R
20
El diagrama de vectores quedará:
XC =
1
ϖ ·C
Despejamos la frecuencia y obtenemos el
siguiente resultado:
f =
1
1
=
= 1,59 Hz
2π X c C 2π ·10·0, 01
3. Explica qué ocurre con la
impedancia de un condensador a
medida que vamos aumentando la
frecuencia.
A medida que la frecuencia se va haciendo
más grande, la impedancia del condensador
es cada vez más pequeña, ya que son
inversamente proporcionales.
4. Señala para qué frecuencias
equivale una bobina a un circuito
abierto. Explica por qué.
Una bobina equivale a un circuito abierto
para las frecuencias altas
porque su
impedancia aumenta con la frecuencia.
5. Investiga qué frecuencias utilizan
los
teléfonos
móviles
en
sus
comunicaciones y qué frecuencias se
usan en las emisoras de radio de FM.
2. Indica cuál es la frecuencia de un
generador de corriente alterna si
sabemos que un condensador de 10
mF, conectado a él, tiene una
impedancia de 10 Ω.
La impedancia del condensador se calcula a
través de la siguiente fórmula:
Electrónica aplicada - GM
Para las emisoras de radio de FM se utiliza
la banda entre 88 MHz y 108 MHz. En
telefonía móvil se utiliza la banda de 1 800
MHz a los 2 200 MHz.
6. Indica cuál sería la impedancia
total en un circuito en serie RLC, si los
componentes tienen los siguientes
valores: R = 10 Ω; L = 2 H y C = 3 F,
teniendo
en
cuenta
que
se
encuentran
conectados
a
un
36-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
generador cuya frecuencia es de 100
Hz.
Tenemos que calcular las reactancias, tanto
de la bobina como del condensador. Para
ello, calculamos primero la velocidad
angular:
ω = 2 πf = 200 π = 628,31 Hz.
condensador.
b) El valor de la intensidad que
circula por el circuito.
c) El valor de la corriente del circuito
si se duplica el valor de la frecuencia
del generador.
a) La impedancia del condensador:
La impedancia de la bobina será:
XC =
X L = ϖ ·L = 628,31·2 = 1256, 63Ω
b) La intensidad que circula por el circuito:
La impedancia del condensador será:
XC =
1
1
=
= 796,17Ω
ϖ ·C 628·2·10−6
1
1
=
= 5,35·10−4 Ω
ϖ ·C 628, 31·3
I=
La podemos despreciar frente a la de la
bobina, y por tanto, el módulo de la
impedancia total será de:
Ztotal = R2 + ( X L )2 = 102 + (1256,63)2 = 1256,66 Ω
V
50
=
= 0, 0625 Amax
Z 796,17
c) Si duplicamos la frecuencia, el
condensador presentará una impedancia
cuyo valor será la mitad del calculado en el
apartado anterior, y por tanto, la intensidad
será el doble de la calculada:
I = 0,125 Amax
7. Calcula el valor que debe tener un
condensador que se conecta en serie
con una bobina de L = 4 H, si
queremos que la impedancia (en
módulo) de los dos componentes sea
igual. La frecuencia del generador es
f = 50 Hz.
Calculamos
bobina:
la
impedancia
de
la
9. Calcula la intensidad que circula
por un circuito en serie formado por
una bobina de L = 3 H, y una
resistencia de R = 6 Ω, conectadas a
la red eléctrica
(220 V eficaces y frecuencia de 50
Hz).
X L = ϖ ·L = 2·π ·50·4 = 1256Ω
a) ¿Cuál es el valor máximo de la
intensidad calculada?
Si igualamos esto a la impedancia del
condensador,
obtenemos
el
siguiente
resultado:
b) ¿Qué tensión podríamos medir en
la resistencia si conectamos un
voltímetro?
XC =
1
1
1
⇒C =
=
= 2,53µ F
ϖ ·C
X Cϖ 1256·314
8. Conectamos un condensador de
capacidad 2 µF a un generador de
corriente alterna, con una frecuencia
de 100 Hz, y cuyo valor máximo es
de 50 V.
Calcula:
c) ¿Cuál sería el valor máximo de la
tensión que podríamos medir en la
bobina?
a) Primero tenemos que calcular el módulo
de la impedancia total del circuito:
Z total = R 2 + ( X L ) 2 = 62 + (942) 2 = 942 Ω
La intensidad será:
a) La impedancia que presenta el
Electrónica aplicada - GM
37-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
I=
V 220
=
= 0, 23 Aef
Z 942
Si lo convertimos a valores
obtenemos el siguiente resultado:
máximos,
que la del condensador, el circuito es
inductivo, y por tanto, la tensión estará 45º
por encima de la intensidad:
V
I = I ef · 2 = 0,32
b) La tensión en la resistencia sería el
producto de la intensidad por la R:
V = I · R = 0,23·6 = 1,38 V.
c) El valor máximo de la tensión de la
bobina será:
V = 220 - 1,38 = 308,25 V.
10. En el circuito de la Figura 5.28,
calcula la intensidad que circula por
él y representa un diagrama en el
que se vean los vectores de la
tensión y de la intensidad.
Indica si el circuito es inductivo o
capacitivo, razonando la respuesta.
Calculamos la impedancia total del circuito:
X L = ϖ ·L = 50·240·10−3 = 12 Ω
1
1
XC =
=
=8 Ω
ϖ ·C 50·0, 0025
Ztotal = R2 + ( XL − XC )2 = 42 + (12 − 8)2 = 5,65 Ω
El ángulo de la impedancia será:
ϕ = arctg
X L − XC
4
= arctg = arctg1 = 45º
R
4
La intensidad que circula por el circuito será:
I=
V 100
=
= 17, 69 Amax
Z 5, 65
Al ser la impedancia de la bobina mayor
Electrónica aplicada - GM
11.
Investiga
qué
tipos
de
condensadores variables se están
montando en los circuitos de sintonía
de los equipos de radio actuales.
Busca
características
de
algún
modelo comercial y apunta en tu
cuaderno los datos más significativos
de cada uno de ellos.
Son
condensadores
variables
electrónicamente (varactores). En frecuencias
VHF y UHF, por ejemplo, en radio FM o
sintonizadores de televisión, el rango
dinámico está limitado por el ruido, en vez
de por los grandes requisitos de manejo de
señales, y los varactores se usan
comúnmente en el recorrido de la señal. Los
varactores se usan para modular la
frecuencia en osciladores y para hacer
osciladores de alta frecuencia controlados
por voltaje (VCOs), el componente del
núcleo en sintetizadores de frecuencia PLL
que son omnipresentes en los equipamientos
de comunicaciones modernos.
12. La resonancia eléctrica también
se produce para circuitos RLC en
paralelo. Busca alguna aplicación en
la que se utilice un circuito de este
tipo.
¿Se calcula igual la frecuencia de
resonancia que en
un circuito en
serie?
Los circuitos resonantes se utilizan para
seleccionar unas bandas de frecuencias y
38-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
para rechazar otras. Cuando se está en la
frecuencia de resonancia, la corriente por el
circuito es máxima.
La frecuencia de resonancia se calcula igual
que en un circuito en serie.
13. En la Figura 5.33, ¿cuál será la
frecuencia fundamental si la onda
azul es el 2.º armónico?
8.º la amplitud es ya muy pequeña y no
podríamos percibirlo.
Test de repaso
1. a)
2. d)
3. c)
4. b)
5. a)
6. b)
7. c)
La frecuencia será la mitad de dicho valor,
es decir, 500 Hz.
14. Si el oído humano es capaz de
percibir sonidos cuyas frecuencias
están por debajo de 18 kHz,
¿seríamos capaces de distinguir el
séptimo armónico de una señal cuya
frecuencia fundamental sea de 3 250
Hz? Justifica tu respuesta dando dos
razones.
En las condiciones que citamos en el
enunciado,
a) ¿Hasta qué armónico de la señal
podríamos oír?
b) ¿Y si tuviéramos una señal de 180
Hz? Argumenta la respuesta.
No seríamos capaces de distinguirlo porque
la frecuencia de este armónico estaría fuera
de la banda audible, y además, su amplitud
sería tan pequeña que sería imposible oírlo
(3 250 · 7 = 22 750 Hz).
a) Si consideramos solo la frecuencia:
N = 18 000/3 250 = 5,5, podríamos oír
hasta el 5.º armónico.
8. a)
9. a)
10. d)
11. b)
12. a)
Comprueba tu aprendizaje
Conocer la corriente alterna
Identificar
los
principales
parámetros de una señal alterna
1. La imagen de la Figura 5.38
corresponde a la pantalla de un
osciloscopio. Si sabemos que la base
de tiempos está colocada en 0,5
ms/div y la escala de amplitud en 2
V/div:
a) ¿Cuál es el Vpp de la señal?
b) ¿Cuál es la frecuencia de la señal?
c) Escribe la ecuación instantánea de
la misma.
b) Aunque por frecuencia podríamos oír 100
armónicos, en la práctica a partir del 7.º u
Electrónica aplicada - GM
39-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
a) El cálculo del Vpp de la señal:
4 divisiones por 2 V/div = 8 V;
multiplicando por 2, obtenemos el valor Vpp 16 V.
b) El cálculo de la frecuencia de la señal:
2 div·0,5 ms/div = 1 ms. La frecuencia será
la inversa de este valor: 1 000 Hz.
c) La ecuación instantánea:
F = 1/T = 1 KHz; V(t) = 4 sen 2 000 πt.
2. Dadas las siguientes señales:
Y (t) = 5 sen 1 000 t
Z (t) = 10 sen 5 024 t
Contesta a las siguientes preguntas:
a) Indica el valor máximo de cada
una de las señales.
b) Di cuál es la frecuencia de cada
una.
c) Calcula el valor eficaz de la señal Z
(t).
d) Define el Vpp de la señal Y (t).
a) El valor máximo de la señal Y(t) es 5, y el
de la señal Z(t) es 10.
Si suponemos que la base de tiempos
del aparato está calibrada en 10
ms/div, y que la amplitud está
calibrada en 2 V/div, contesta a las
siguientes preguntas:
a) ¿De qué tipo de onda se trata?
b) ¿Cuál es el período de la señal?
c) ¿Cuánto vale su frecuencia?
d) ¿Cuál es el Vp de esta señal?
e) ¿Cuál es el Vpp de la misma?
a) Se trata de una señal triangular.
b) El período de la señal es de 420 ms.
c) Su frecuencia vale 2,38 Hz.
d) El Vp de la señal es de 4,4 V.
e) El Vpp de la misma es de 8,8 V.
4. Dibuja sobre la pantalla del
osciloscopio de la Figura 5.40 una
señal cuadrada de 20 Vpp y una
frecuencia de 1 250 Hz, sabiendo
que la base de tiempos está
calibrada en 200 ms/div, y el eje de
amplitud en 5 V/div.
b) La frecuencia de las señales: 159,23 Hz y
800 Hz.
c) El valor eficaz de la señal Z(t) es:
Vef = 10/1,41 = 7,092.
d) El Vpp de la señal Y(t): 10 V · 2 = 20 V.
3. El osciloscopio de la Figura 5.39
muestra una señal alterna:
Electrónica aplicada - GM
La señal queda de la siguiente manera:
40-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Calcula:
a) La impedancia equivalente del
circuito.
b) La intensidad que circula por el
circuito.
c) Indica si se encuentra o no en
resonancia.
5. Dos señales alternas, tensión e
intensidad, vienen dadas por el
siguiente diagrama vectorial (Fig.
5.41):
a) El calculo de la impedancia del
circuito:
X L = ϖ ·L = 100·π ·0, 02 = 6, 28 Ω
1
1
XC =
=
= 0,15 Ω
ϖ ·C 100·π ·0, 02
Ztotal = R2 +(XL − XC)2 = 5202 +(6,28−0,15)2 =520 Ω
b) El módulo de la intensidad que circula por
el circuito es:
El número dado entre paréntesis es el
módulo del vector, y el ángulo
formado por ambos vectores es de
60°. Nos piden que calculemos la
ecuación instantánea de cada una de
las señales si sabemos que la
frecuencia de las mismas es de 100
Hz.
Los módulos están dados en valores
máximos.
Considerando I como origen de fases (al
estar sobre el eje X):
I =
V 220
=
= 0, 43 A
Z 520
c) No se encuentra en resonancia porque las
impedancias de la bobina y el condensador
son distintas.
7. En el circuito de la Figura 5.42,
determina
la
frecuencia
del
generador de 30 V eficaces para que
circule la máxima intensidad.
I(t) = 2 sen 200 πt (A)
V(t) = 4 sen (200 πt + π/3)
Calcular
alterna
circuitos
en
corriente
Aplicar la ley de Ohm en corriente
alterna
6. Mediante la red eléctrica ordinaria
de 220 V (eficaces) a 50 Hz, se
alimenta un circuito RLC con una R =
520 Ω, L = 0,02 H y C = 20 mF.
Electrónica aplicada - GM
La frecuencia que tenemos que calcular es la
de resonancia del circuito, a través de la
fórmula:
f =
1
2π LC
=
1
2π 0, 2·4·10−8
= 1624,36 Hz
8. Un circuito en serie RLC está
41-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
alimentado
por
una
fuerza
electromotriz (fem) máxima de Em =
150 V.
Los valores de R, L y C son
respectivamente 100 Ω , 20 mH y 1
mF.
Calcula:
a) La frecuencia de resonancia.
b) La intensidad eficaz en resonancia.
a) La frecuencia de resonancia es:
f =
1
2π LC
=
1
2π 0, 02·1·10−3
= 35, 58 Hz
b) En resonancia las impedancias de la
bobina y el condensador se anulan, y por
tanto, solo queda la resistencia para el
cálculo de la intensidad. Teniendo esto en
cuenta, calculamos:
I =
I=
V 150
=
= 1,5 A en valores eficaces:
Z 100
anterior?
c) Simula el circuito en el ordenador.
Coloca un amperímetro y comprueba
que el valor que marca coincide con
el valor calculado en el apartado
anterior.
d) Calcula la tensión que tendrá el
condensador del circuito.
e) Coloca un osciloscopio en los
extremos
del
condensador
y
comprueba la señal que obtienes.
Compara las medidas de la misma
con la tensión calculada en el
apartado anterior para ver si
coinciden.
f) Dibuja un diagrama de vectores
aproximado del circuito que estás
comprobando.
g) ¿Qué marcará el polímetro de la
Figura 5.44?
1,5
= 1, 06 A
2
9. Fíjate en el circuito de la Figura
5.43:
a) Calculamos la impedancia:
X L = ϖ ·L = 1000·0, 001 = 1 Ω
XC =
En función de los componentes que
tienes en el esquema y con los datos
del generador de señales contesta a
las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuánto vale la intensidad que
circula por el circuito?
b) ¿Cuál es el valor eficaz de la
intensidad calculada en el punto
Electrónica aplicada - GM
1
1
=
= 1Ω
ϖ ·C 1000·0, 001
El circuito está en resonancia, por lo cual la
impedancia es solo la de la resistencia.
Como el generador tiene un valor máximo
de 5 V, la intensidad valdrá:
I =
V
10
=
= 0, 01A
Z 1000
b) El valor eficaz de la intensidad calculada
en el punto anterior es:
42-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
I=
En rojo - la tensión total, en azul - la
intensidad y los otros dos vectores son las
tensiones de la bobina y el condensador.
0, 01
= 0, 007 A
2
c) El esquema del circuito:
XFG1
XMM1
R1
1kΩ
L1
1mH
g) La tensión en la resistencia en este caso
será:
10
= 7, 09V
2
C1
1mF
El valor que marca el amperímetro es:
d) La tensión que tendrá el condensador del
circuito:
Vc = 0,01 · 1 = 0,01 V.
e) La señal obtenida es:
10. Las notas musicales están
formadas
por
una
frecuencia
fundamental (el tono) y una serie de
armónicos. Investiga cuáles son estos
armónicos para las notas re y sol (así
como su frecuencia fundamental), y
cómo evoluciona la escala musical en
función de los armónicos.
Busca también información sobre las
distintas aplicaciones posibles de los
armónicos en la música (afinación de
instrumentos, etc.).
Para realizar esta actividad existen dos
artículos interesantes sobre armónicos en
Wikipedia y en www.monografias.com, que
los alumnos pueden consultar.
11. Busca otros aparatos de medida
que se puedan usar para medir
corrientes en alterna y explica
brevemente su utilización.
La pinza amperimétrica es un instrumento de
medición muy útil que permite la medición
de intensidades en conductores activos, sin
la necesidad de interrumpir el circuito:
Las medidas coinciden con el valor de la
tensión del apartado anterior.
f) El circuito está en resonancia:
Una de las ventajas de este método es que
podemos medir grandes intensidades sin la
necesidad de desconectar el circuito que
Electrónica aplicada - GM
43-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
estamos midiendo.
Las partes de una pinza amperimétrica son:
Electrónica aplicada - GM
44-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 6. Circuitos monofásicos y trifásicos
Actividades
1. Para la producción de corriente
alterna
trifásica
se
utilizan
generadores distintos a los de la
corriente
alterna
monofásica.
Averigua qué diferencias existen
entre ambos tipos de generadores, y
qué particularidades pueden tener
los
generadores
para
corriente
trifásica.
En el siguiente enlace web tienes una
información detallada de cómo es el
funcionamiento de este tipo de alternadores:
http://www.tuveras.com/alternador/alterna
dor.htm
2. Como hemos visto en la unidad,
en las instalaciones monofásicas
existe un código de colores para
identificar los cables. Investiga qué
colores (normalizados) se utilizan
para poder identificar cada una de
las fases RST de la conexión trifásica
y qué color se utiliza para el neutro.
Calculamos la impedancia del circuito:
X L = ϖ ·L = 200·π ·1 = 1256,63Ω
XC =
despreciable frente a la de la bobina.
El módulo de la impedancia equivalente
será:
Z = R 2 + X 2 = 100 2 + 1256, 632 = 1260, 6 Ω
Hay que sumar la resistencia interna de la
bobina y la del circuito. El ángulo debido a
esta impedancia será:
ϕ = arctg
Electrónica aplicada - GM
XL − XC
1256,63
= arctg
= arctg12,56 = 85,44º
R
100
La intensidad que circula por el circuito será:
I=
V
220
=
= 0,17 Amax
Z 1260, 63
1
1
P = ·V ·I ·cos ϕ = 220·0,17·0,07 = 1, 48 W
2
2
1
Q = ·V ·I ·senϕ = 220·0,17·0,99 = 37, 28 Var
2
Los colores para las fases son negro, marrón
y gris, y para el neutro el azul.
3. Un circuito en serie RLC está
formado
por
una
bobina
de
coeficiente de autoinducción L = 1 H y
una resistencia óhmica interna de 10
Ω, un condensador de capacidad C =
5 mF, y una resistencia de 90 Ω. La
frecuencia de la corriente es de 100
Hz. Si el circuito se conecta a un
generador de corriente alterna de
220 V de tensión máxima, calcula
cuáles serán las potencias P, Q y S
del circuito.
1
1
=
= 0,31Ω
ϖ ·C 200·π ·5·10−3
1
S = ·V ·I = 220·0,17 = 37, 4 Va
2
4. En un circuito RLC de corriente
alterna sabemos que se disipa una
potencia de 100 W. Teniendo en
cuenta que la tensión que alimenta el
circuito es de 300 V eficaces y la
intensidad que circula por él es de 1
A, calcula:
a) La potencia reactiva del circuito.
b) El factor de potencia.
a) El ángulo que corresponde al factor de
potencia del circuito es 72,54º. La potencia
45-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
sistema al 95 %.
reactiva será:
Q = V ·I ·senϕ = 300·1·0,95 = 286,18 Var
b) El factor de potencia es:
P = V ·I ·cos ϕ
⇒ cos ϕ =
a) Lámparas para el alumbrado
público (lámparas de sodio).
de
bajo
sen36,86º = 0, 6
Para calcular la potencia aparente
necesitamos saber el valor de la intensidad:
P
100000
=
= 520,83 A
V ·cos ϕ 240·0,8
S = V ·I = 240·520,83 = 124999, 2VA
I=
b) Los kVAr de entrada:
Q = V ·I ·senϕ = 240·580, 23·0, 6 = 74999, 2Var
consumo
c) Un motor eléctrico de grandes
dimensiones.
a) Lámparas para el alumbrado público
(lámparas de sodio) suelen tener factores de
potencia bajos, por lo que, en el balasto que
necesitan para el arranque, llevan un
condensador incorporado que corrige este
factor hasta 0,95.
b) Lámparas de bajo consumo domésticas
tienen un factor de potencia inductiva, en
torno a 0,5, bastante lejos del ideal que
sería 1.
c) Los motores también tienen factor de
potencia inductivo, por lo que es necesario
corregirlo mediante una batería de
condensadores.
6. Un circuito consume una potencia
activa de 100 kW a un factor de
potencia de 0,8 de una fuente de
240 V, a 50 Hz. Dibuja el circuito y
calcula:
a) La potencia aparente de entrada.
b) Los kVAr de entrada.
c) La capacidad del condensador
conectado en paralelo necesario
para ajustar el factor de potencia del
Electrónica aplicada - GM
ϕ = arccos 0,8 = 36,86º
P
100
=
= 0,3
V ·I 300·1
5. Dentro de las instalaciones
eléctricas hay elementos que son
más perjudiciales que otros respecto
al factor de potencia. Investiga cuál
es el factor de potencia para los
siguientes elementos:
b) Lámparas
domésticas.
a) El factor de potencia corresponde a un
ángulo de:
c) El factor de potencia corregido es 0,95;
esto quiere decir que:
cos ϕ = 0,95 ⇒ ϕ =arccos0,95=18,19º
tgϕ =tg18,19º=0,32
Para calcular la potencia reactiva del
condensador nos fijamos en el triángulo de
potencias que hemos visto anteriormente, y
calculamos
el
nuevo
ángulo
que
corresponde:
Q − Qc
; despejando QC = Q − tgϕ ·P
P
QC = 74999, 2 − 0,32·100000 = 42999, 2 Var
tgϕ =
Q=
VC2
V2
2402
; despejando XC = C =
= 1,33 Ω
XC
Q 42999,2
XC =
1
1
1
; despejando C =
=
= 6,36·10−5 F
ωC
ωXC 2π50·1,33
C=63,6 µF
7. En un sistema trifásico equilibrado,
tenemos conectada una batería de
focos entre dos fases cuya tensión de
trabajo es de 500 V. Calcula la
tensión de línea de dicho sistema e
indica cuál sería la tensión de fase.
46-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
VLINEA = 3·VFASE ⇒ VFASE =
VLINEA
3
=
500
= 289,01V
3
8. La tensión de fase de un sistema
trifásico es de 300 V. Si medimos la
tensión entre dos líneas, obtenemos
un valor de 520 V. Señala de qué
tipo de sistema se trata: equilibrado
o no equilibrado, y justifica tu
respuesta.
Si el sistema es equilibrado, se tiene que
cumplirlo siguiente:
VLINEA = 3·VFASE calculando 300· 3 = 519,61V
Por tanto, se trata de un sistema equilibrado.
fabricante de un motor trifásico y de
un rectificador trifásico y anota todos
los valores que se proporcionan.
Consulta las siguientes páginas web:
Motor: http://www.siemens.com
Rectificador:
http://www.rodaronline.com
Confecciona un esquema de la
conexión de los dos elementos en un
sistema trifásico e indica si debe ser
un sistema de tres o cuatro hilos y
cuáles son sus características.
De la hoja de características del motor
obtenemos:
9. Sobre el circuito de la Figura 6.14,
dibuja las tensiones y corrientes (de
línea y de fase) e indica de qué tipo
de conexión se trata.
R
Z1
S
Z2
T
Z3
Conexión
del
receptor
entre
fase y neutro
(alimentación
monofásica)
El esquema de conexión del rectificador es el
siguiente:
N
Es una conexión en estrella; las tensiones de
fase las medimos entre cada una de ellas y
el neutro.
Podemos elegir una conexión en triángulo
para ambos elementos.
10.
Busca
las
características
Electrónica aplicada - GM
del
47-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
11. Busca en Internet modelos de
vatímetros digitales y detalla en tu
cuaderno
las
principales
características que debemos tener en
cuenta al utilizarlos.
En los siguientes enlaces se puede encontrar
la información completa de vatímetros:
http://www.pce-iberica.es/medidor-detallestecnicos/instrumento-deelectricidad/vatimetro-pkt-2515.htm
http://www.diotronic.com/chavati.html
12. En telecomunicaciones se utilizan
transmisores de alta frecuencia.
Averigua cómo se puede medir la
potencia
emitida
por
estos
transmisores y qué aparatos se
utilizan para ello.
La información se puede encontrar en el
siguiente enlace:
Comprueba tu aprendizaje
Diferenciar
los
monofásicos y trifásicos
circuitos
1. La Figura 6.26 muestra la placa de
características de un motor. Indica,
en
función
de
la
información
mostrada en ella:
a) Potencia que consume.
b) Tipos de conexiones en las que se
puede colocar.
c) Frecuencia de la red a la que
puede trabajar.
d) Factor de potencia.
e) ¿Puede trabajar a dos frecuencias
distintas? Explica por qué.
f) ¿Que indica la leyenda IP 55?
http://www.frm.utn.edu.ar/medidase2/tp/t
p9.pdf
Test de repaso
1. b)
2. a)
a) Su potencia es de 1,5 kW.
3. c)
b) Se puede utilizar en conexiones estrella y
triángulo.
4. a)
c) Puede trabajar a la frecuencia de 50 Hz.
5. a)
6. d)
7. a)
8. b)
9. c)
10. c)
11. b)
Electrónica aplicada - GM
d) Su factor de potencia es 0,81.
e) Puede trabajar a 50 Hz y 60 Hz,
dependiendo del tipo de conexión que se
realice.
f) La leyenda IP 55 indica el grado de
protección eléctrica, con un aislamiento de
clase III.
2. En las Figuras 6.27 y 6.28 se
representa la conexión de dos
motores. Explica el tipo de conexión
48-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
(monofásica o trifásica) de cada uno
de ellos e indica cuáles son los
conductores de fase, neutro, etc.
4. Un circuito serie RLC está
alimentado por una fem máxima Em
= 150 V. Los valores de R, L y C son
respectivamente 100 Ω, 20 mH y 1
µF. Calcula:
a) La frecuencia de resonancia.
b) La intensidad eficaz en resonancia.
a) La frecuencia de resonancia será:
f =
1
2π LC
=
2
2π 0, 02·1·10−6
= 1125,39 Hz
b) La tensión eficaz será:
La figura 6.27 representa una conexión
monofásica, con la fase nombrada por L1 y
el neutro por N.
En la figura 6.28 tenemos una conexión
trifásica, con las fases nombradas como L1,
L2 y L3.
Calcular la potencia y el factor de
potencia en un circuito monofásico
3. Una fuente de 400 V, a 50 Hz,
entrega 20 kVA a una carga cuyo
factor de potencia es del 70 %.
Dibuja el circuito y calcula:
a) La potencia activa en kW.
b) La potencia reactiva en kVAr.
=
5. El voltaje y la corriente de un
motor de inducción son de 600 V y
20 A, respectivamente, y el ángulo
de desfase entre la corriente y el
voltaje es de 40°. Dibuja el diagrama
fasorial aproximado y calcula:
a) La potencia aparente.
b) La potencia activa.
c) La potencia reactiva.
d) El factor de potencia.
e) La impedancia equivalente de la
carga.
V1
400 V
50 Hz
0Deg
Emax
150
= 106,38V
2
2
La intensidad eficaz será (por estar en resonancia)
V
106,38
= 1, 06 Aef
I = ef =
R
100
Vef =
ZL
V
a) La potencia activa en kW es:
P = V ·I ·cos ϕ = 20000·0, 7 = 14kW
b) La potencia reactiva en kVAr es:
ϕ = arccos 0, 7 = 45,57º
Sen 45,57º = 0, 71
I
a) La potencia aparente será:
S = V · I = 600 · 20 = 12 Va
b) La potencia activa será:
cos ϕ = cos 40º = 0, 76
P = V ·I ·cos ϕ = 600·20·0, 76 = 9120W
Q = V ·I ·senϕ = 20000·0, 71 = 14, 2kVar
Electrónica aplicada - GM
49-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
c) La potencia reactiva será:
senϕ = sen 40º = 0, 64
Q = V ·I ·senϕ = 600·20·0, 64 = 7680Var
El condensador que sería necesario conectar
en paralelo para que se produzca esta
mejora del factor de potencia:
tgϕ = tg (arccos 0,97) = 0, 25
d) El factor de potencia:
Q − Qc
; despejando QC = Q − tgϕ ·P
P
QC = 3047 − 0, 25·4910,5 = 1919,32 Var
cos ϕ = cos 40º = 0, 76
tgϕ =
e) La impedancia equivalente de la carga:
Z =
V 600
=
= 30Ω
I
20
6. En la línea de entrada que
alimenta un repetidor de telefonía
móvil se ha medido una potencia
reactiva de 3 047 VAr. Con un
polímetro se ha medido la intensidad
que
circula
por
dicha
línea,
obteniéndose un valor de 25 A. La
tensión de entrada es de 230 V.
En función de estos datos, responde
a las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuánto vale el factor de potencia
de esta instalación?
Q=
VC2
V2
2302
; despejando XC = C =
= 27,56 Ω
XC
Q 1919,32
XC =
1
1
1
; despejando C =
=
=1,15·10−4 F
ωC
ωXC 2π50·27,56
C=115 µF
7. En una instalación de una fábrica hay
colocados tres motores monofásicos, tal
y como se ve en la Figura 6.29. Los tres
motores son iguales y se alimentan a
220 V y 50 Hz. Cada uno de los motores
consume una potencia de 1 500 W, y
tiene un rendimiento del 80 %. El fdp de
la
instalación
es
de
0,8.
b) ¿Cuál es la potencia activa que se
está consumiendo?
Se desea mejorar el factor de
potencia de la instalación hasta un
valor
de
0,97.
Calcula
el
condensador que sería necesario
conectar en paralelo para que se
produzca esta mejora del factor de
potencia.
a) A partir del dato de la potencia reactiva
calculamos el valor del ángulo de desfase de
la instalación:
Q = V ·I ·senϕ ⇒ senϕ =
Q
3047
=
= 0,52
V ·I 230·25
ϕ = arcsen0,52 = 31,33º
cosϕ = 0,854
b) La potencia
consumiendo será:
activa
Calcula:
a) El triángulo
sistema.
se
del
c) El valor del condensador para
compensar el factor de potencia a
0,95
(considera
el
circuito
equivalente de los tres motores como
la suma de todos ellos en cuanto a
potencia).
está
S
ϕ
P = V ·I ·cosϕ = 230·25·0,854 = 4910,5W
Electrónica aplicada - GM
potencias
b) La intensidad total del consumo.
a)
que
de
P
50-142
Q
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
El consumo total del sistema, en cuanto a
potencia activa se refiere, es la suma de los
tres - nos da un valor de 4 500W. Como el
rendimiento es del 80%, tenemos que
calcular la potencia que tiene que entregar
la línea para que funcionen correctamente.
Este valor será de 5 625 W.
Tenemos que calcular todas las potencias:
P = V ·I ·cosϕ ⇒ I =
P
5625
=
= 31,96 A
V ·cos ϕ 220·0,8
senϕ = sen36,86º = 0, 6
Q = V ·I ·senϕ = 220·31, 96·0, 6 = 4218, 72Var
S = V ·I = 220·31,96 = 7031, 2Va
b) La intensidad total del consumo:
P = V ·I ·cosϕ ⇒ I =
P
5625
=
= 31,96 A
V ·cos ϕ 220·0,8
c) El valor del condensador para compensar
el factor de potencia a 0,95:
tgϕ = tg (arccos 0,95) = 0,32
Q − Qc
; despejando QC = Q − tgϕ ·P
P
QC = 4218, 72 − 0,32·5625 = 2418, 72 Var
tgϕ =
Q=
XC =
http://www.pce-iberica.es/medidor-detallestecnicos/instrumento-deelectricidad/vatimetro-pkt-2515.htm
9. En un circuito de corriente alterna
hemos medido con un polímetro una
intensidad de 30 A y una tensión de
230 V. Se sabe que el desfase entre
ambas magnitudes es de 15º.
a) ¿Qué valor mostraría un vatímetro conectado
al circuito?
b)
¿Qué
varímetro?
valor
mostraría
un
a) Un vatímetro conectado al circuito
mostraría el valor de la potencia activa:
P = V ·I ·cos ϕ = 230·30·cos15º = 6664,88W
b) Un varímetro mostraría el siguiente valor:
senϕ = sen15º = 0, 25
Q = V ·I ·senϕ = 230·30·0, 25 = 1725Var
10. Indica, sobre el circuito de la
Figura 6.30, cómo se haría la
conexión del vatímetro.
VC2
V2
2202
; despejando XC = C =
= 20 Ω
XC
Q 2418,72
1
ωC
; despejando C =
1
ω XC
C=159 µF
=
1
= 1,59·10−4 F
2π 50·20
Medir la potencia en un circuito
monofásico
8. El aparato cuya referencia es PKT
2515 es un vatímetro digital.
Consulta en Internet su hoja de
características y comenta brevemente
los aspectos más destacados de este
equipo.
La información la podemos encontrar en el
siguiente enlace:
Electrónica aplicada - GM
Calcula la potencia activa que se está
consumiendo en el circuito y realiza
la simulación en el ordenador para
comprobar que el valor calculado se
corresponde con el valor que marca
el vatímetro.
XC =
1
ωC
=
1
= 26525,82Ω
2·π ·60·0,1·10 −6
Z = R 2 + X 2 = 10002 + 26525,882 = 26544, 72 Ω
51-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
I=
V
120
=
= 0, 0045 A
Z 26544, 72
26544, 72
= 87,84º
1000
cos ϕ = 0, 037
ϕ = arctg
P = V ·I ·cos ϕ = 220·0, 0045·0, 037 = 0, 03663W
La simulación y la conexión del vatímetro se
muestran a continuación. La diferencia de
valores entre los teóricos y el de la
simulación se debe al error cometido con los
decimales y las tolerancias de los elementos.
Triángulo desequilibrado:
Identificar las formas de conexión
en los circuitos trifásicos
11. Busca en Internet cuántas
formas, además de las vistas en la
teoría, existen para conectar los
receptores y los generadores a un
circuito trifásico. Realiza un esquema
con cada una de ellas e indica qué
conexión es la más adecuada para
cada caso.
Estrella desequilibrada:
12. Un motor trifásico se ha
conectado
a
una
línea
de
alimentación de la siguiente manera
(Fig. 6.31):
Electrónica aplicada - GM
52-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
¿Es correcta la conexión? Justifica tu
respuesta.
La conexión no es correcta - se está
conectando la línea L2 a la línea L3, por lo
que alteraremos la secuencia de las fases.
13. Identifica qué tipo de conexión
representa cada uno de los circuitos
que tienes a continuación (Figs. 6.32
y 6.33) y explica brevemente para
qué se usa cada uno de ellos.
La figura 6.32 corresponde a una conexión
en estrella. Es la forma habitual de conectar
los generadores. La figura 6.33 corresponde
a una conexión en triángulo, y se utiliza
generalmente para los receptores trifásicos.
Electrónica aplicada - GM
53-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 7. Componentes electrónicos activos
Actividades
Diodos
1. ¿Es posible que se encienda la
lámpara en el circuito de la siguiente
figura? Justifica tu respuesta.
Existen diodos como los de la actividad
anterior, de tipo rectificador.
No es posible que se encienda la lámpara
porque D2 quedaría polarizado en inverso y
no pasaría la corriente.
2. Identifica en los siguientes circuitos
con placa BOARD los diodos e indica
de qué tipo son:
Diodos
rectificador
4.
Busca
los
parámetros
fundamentales,
consultando
las
hojas de características, de los
diodos que aparecen en la actividad
2, identificados como D134 y D135,
y que corresponden a los modelos
1N3892 y 1N4148.
La hoja de características
1N3892 es la siguiente:
del
modelo
La hoja de
1N4148:
del
modelo
Diodo
zener
características
Diodo
Diodo
3. Identifica los diodos en la
siguiente placa de un ordenador que
no están identificados.
Electrónica aplicada - GM
Una de las diferencias más importantes es la
corriente que aguantan los diodos en
polarización directa. En el caso del primer
diodo se trata de un componente de
54-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
potencia, mientras que el segundo es un
diodo para pequeña señal.
5. Un transistor bipolar del tipo NPN
con β = 100, se conecta a una pila de
30 V de la siguiente manera: el
colector se conecta al terminal
positivo de la pila a través de una
resistencia de 330 kohmios. La base
también se conecta al mismo
terminal positivo de la pila a través
de una resistencia de 560 kohmios.
El emisor se conecta directamente al
terminal negativo de la pila. Calcula
la tensión entre colector y emisor.
y la intensidad de colector IC. Si planteamos
las ecuaciones de la malla de base y la
malla de colector obtendremos:
310 I b + VBE = 5 despejando I B =
2·I C + VCE = 100
Suponiendo β =100 I C = β I b = 1,3mA
VCE = 10 − 2·I C = 10 − 2, 6 = 7, 4V
7. Identifica los transistores en la
siguiente placa de un ordenador:
Transistore
s
Para calcular la tensión VCE necesitamos la IB
y la intensidad de colector IC. Si planteamos
las ecuaciones de la malla de base y de la
malla de colector obtendremos:
560 I b + VBE = 30 despejando I B =
5 − 0, 7
= 0, 013mA
310
8. Identifica los tiristores
30 − 0, 7
= 0, 052mA siguiente esquema:
560
en
el
0,33·I C + VCE = 30
Suponiendo β =100 I C = β I b = 5, 2mA
VCE = 30 − 0,33·I C = 30 − 1, 71 = 28, 29V
Transisto
r
Tiristor
6. En la figura siguiente se muestra
el circuito de polarización de un
transistor bipolar.
9. Identifica los transistores en la
siguiente placa BOARD:
Determina los valores de VCE, IC, e IB.
Para calcular la tensión VCE necesitamos la IB
Electrónica aplicada - GM
55-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Transistores
10. Identifica los transistores en los
siguientes esquemas:
12. Lee la hoja de características del
transistor 2N3055 y averigua la
potencia máxima que puede disipar,
el valor de
y la temperatura
máxima que puede alcanzar la
unión.
De la hoja de características obtenemos la
siguiente tabla:
Potencia máxima: 115 W.
Temperatura máxima de la unión: 200 ºC.
Valor de dado por la siguiente tabla:
Los transistores están rodeados con círculos
rojos.
11. Analiza la hoja de características
del tiristor TIC106N5A y anota sus
principales parámetros, tal como
hemos visto en el caso de los
transistores.
Mostramos los valores
funcionamiento del tiristor:
Electrónica aplicada - GM
máximos
de
13. Identifica, de los siguientes
transistores, y según su encapsulado,
cuáles son los terminales: base,
colector y emisor, y recopila sus
características buscando hojas de
fabricantes (observa para ello de qué
tipo se trata el transistor).
56-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
los
componentes
activos
electrónicos
1.
Explica
la
diferencia
entre
polarización directa e inversa de un
diodo.
Disposición de los terminales:
En la polarización directa, el polo positivo
de la pila está conectado a la parte P del
diodo, y en la polarización inversa, a la
parte N. En este último caso el diodo no
conduce.
2. ¿A que tensión de polarización
directa comienzan a conducir los
diodos de Si? ¿y los de Ge?
Las hojas de características se pueden
obtener en el siguiente enlace web:
http://www.datasheetcatalog.net/
Los diodos de germanio comienzan a
conducir a una tensión de 0,2 V y los de
silicio a 0,7 V.
3. Busca y explica las características
de los diodos LED.
Test de repaso
1. d)
2. d)
3. a)
4. a)
5. b)
6. a)
7. b)
8. b)
9. b)
10. c)
11. b)
Comprueba tu aprendizaje
Identificar
los
parámetros
y
características fundamentales de
Electrónica aplicada - GM
Los diodos LED trabajan con polarización
directa. Necesitan una resistencia que limite
la corriente que va a circular a través de
ellos, para evitar que se estropeen. El color
de la luz que emiten depende de las
impurezas con las que han sido dopados, y
así los podemos encontrar en verde, rojo,
azul, etc.
4. ¿Cómo se comprueba el buen
funcionamiento de los transistores?
Para comprobar el estado de un transistor
procedemos igual que con el diodo,
teniendo en cuenta que el transistor tiene dos
uniones PN.
En primer lugar, conectamos el terminal
positivo del óhmetro al ánodo y el terminal
negativo al cátodo de la unión base-emisor.
La resistencia que observemos debe ser muy
baja,
puesto
que
está
polarizado
directamente y conduce. En este caso, el
transistor está bien.
Si, al contrario, se invierte la posición, y
tenemos
polarizado
el
transistor
57-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
inversamente, nos tiene que dar un valor de
resistencia alta para que el transistor esté
bien.
5. Investiga cuáles son las principales
aplicaciones de los transistores para
telecomunicaciones.
Los transistores se utilizan mucho en los
equipos amplificadores de señal (como
pueden ser los amplificadores de los
teléfonos) y en los equipos transmisores, en
los
que
normalmente
actúan
como
amplificadores de potencia.
Identificar
los
componentes
activos, asociándolos con su
símbolo
6.
De los
siguientes
símbolos
identifica de qué tipo son los diodos
de las siguientes figuras:
Zener
8. Identifica sobre el esquema de la
siguiente figura los componentes que
has estudiado a lo largo de la
Unidad. ¿Qué diferencias hay entre
D1, D2 y D3?
Tiristo
r
Diodo
rectificado
Diodos
LED
LED
Las diferencias se encuentran en su
funcionamiento: los diodos LED emitirán luz,
no siendo así en el caso del diodo
rectificador.
Varicap
Montar y realizar las medidas
fundamentales de los circuitos con
componentes activos
9. Señala qué diodos lucen y cuáles
no de las siguientes figuras:
Fotodiodo
7. Busca la hoja de características del
transistor BC547 e identifica sus
parámetros más importantes.
Electrónica aplicada - GM
58-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Los diodos que se iluminan están rodeados
con círculos rojos.
10.
Calcula
los
parámetros
fundamentales
del
transistor
(transistor BC547) de la siguiente
figura,
aplicando
fórmulas
estudiadas en esta Unidad (los datos
que faltan se incluyen en la hoja de
características).
11. Realiza el montaje del circuito de
la figura en un simulador. Mide la
tensión VCE y la corriente de colector,
IC, colocando un amperímetro y un
voltímetro en la posición que sea la
adecuada
para
realizar
tales
medidas.
El montaje del circuito de la figura en
un simulador:
XMM1
3
XMM2
4
R2
90 Ω
Q1
2
R1
5
1
V1
5V
108kΩ
BC547BP
V2
5V
VCE = VCB + VBE
IB =
VE − VBE
= 4,99 mA
RB
12. Realiza los cálculos de los valores
que has medido, aplicando las
fórmulas que has visto en la Unidad,
y comprueba que coinciden con las
medidas tomadas. Si te faltan datos
del transistor, localízalos en su hoja
de características.
IC = β · IB = 100 · 4,99 = 499 mA
Electrónica aplicada - GM
0
59-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
El valor de β del transistor es 100. Si
hacemos los cálculos del punto de trabajo
nos queda:
12 + 0, 7 + I B + (400 + 1) I B = 0
12 − 0, 7
= 0,1107mA
102
= 12 − 102·0,1107 = 0, 7V
IB =
VCE
I C = 11, 07 mA
b) Consulta la hoja de características
de un diodo LED rojo y comprueba el
valor de la intensidad máxima que
puede circular por él. Coloca un
amperímetro en el montaje y
comprueba el valor de la intensidad
que circula por el circuito, para ver si
estamos lejos o cerca de la Imax del
diodo.
c) Cambia la resistencia del circuito
por una de 100 kΩ. ¿Funciona el
diodo? ¿Por qué está ocurriendo
esto?
El montaje y la lectura de los aparatos:
d) Calcula el valor máximo de
resistencia que podrías colocar en el
circuito para que el diodo funcione
correctamente. Realiza el montaje
con ese valor y comprueba su
funcionamiento.
a) Sí, el diodo luce.
13. Monta el circuito de la siguiente
figura sobre una placa BOARD o en
un simulador:
b) El LED tiene un voltaje de operación que
va
de
1,5
a
2,2
voltios
(V),
aproximadamente, y la gama de corrientes
que debe circular por él está entre 10 y 20
miliamperios (mA), en los diodos de color
rojo, y entre 20 y 40 miliamperios (mA) para
los otros LEDs.
El circuito con el amperímetro:
XMM1
El montaje del circuito en el simulador es el
siguiente:
LED1
R1
2
3
1kΩ
LED1
R1
2
1
V1
12 V
1
1kΩ
V1
12 V
0
Contesta ahora
preguntas:
a
las
0
El valor de la intensidad que marca es el
siguiente:
siguientes
a) ¿Luce el diodo?
Electrónica aplicada - GM
60-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
cuál de los dos luce el diodo LED y
explica razonadamente por qué en
uno de ellos no funciona.
c) Al cambiar el valor de la resistencia, el
circuito nos queda de la siguiente manera:
XMM1
LED1
R1
2
3
100kΩ
1
El primer montaje nos queda:
LED1
V1
12 V
D1
R1
1
2
4
220 Ω
1N4001GP
V1
12 V
0
El valor de la intensidad en este caso es:
0
El diodo LED funciona correctamente al estar
ambos diodos en directo.
El segundo montaje nos queda:
LED1
D1
1
1N4001GP
R1
2
4
220 Ω
V1
12 V
El diodo no se ilumina porque la intensidad
que circula a través de él es demasiado
pequeña.
d) La resistencia tiene que estar entre los
siguientes valores:
12 − 2, 2
= 980Ω
10
12 − 2, 2
=
= 490Ω
20
Rmax =
Rmin
Funcionará como el primer montaje que
hemos realizado.
14. Efectúa los montajes de los dos
circuitos que tienes a continuación
sobre un simulador. Comprueba en
Electrónica aplicada - GM
0
En este caso el diodo LED no funciona
porque el diodo 1N4001 está polarizado en
inverso y no deja pasar la corriente.
15. Dibuja, respecto al transistor de
la figura, cómo conectarías un
polímetro
para
comprobar
su
funcionamiento, explicando en qué
posición habría que colocar el
aparato para tomar tales medidas.
61-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Los tiristores se usan fundamentalmente en
equipos de potencia (transmisores, etc.).
¿De qué tipo es el transistor
mostrado en la figura? ¿Cómo
influye esto a la hora de comprobar
su funcionamiento?
Para comprobar la unión base – colector hay
que configurar el polímetro como óhmetro. Si
lo conectamos tal y como se indica en la
figura, nos queda la unión polarizada en
directo, y si funciona correctamente debería
marcar una resistencia pequeña. Lo mismo
haríamos para comprobar la unión base emisor.
El transistor mostrado en la figura es NPN.
Para hacer de forma correcta la
comprobación, hay que tener en cuenta
cómo polarizar las uniones.
Describir aplicaciones reales de
los componentes activos
16. Busca varios ejemplos de las
aplicaciones
de
los
diodos,
transistores
y
tiristores
en
telecomunicaciones.
Los diodos se suelen usar en los
rectificadores, en las fuentes de alimentación
de los equipos, etc. Los diodos LED se
utilizan como visualizadores, los diodos
varicap en circuitos de sintonía, y los
infrarrojos, junto a los fotodiodos, en
mandos a distancia.
Los transistores se utilizan en equipos de
amplificación y en sistemas de control
digitales, actuando en conmutación.
Electrónica aplicada - GM
62-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 8. Rectificadores y filtros
Actividades
1. Considerando el circuito que
hemos visto en el Caso práctico 1,
realiza las siguientes acciones:
a) Dale la vuelta al diodo y visualiza
en el osciloscopio la señal que
obtienes. ¿Qué ha ocurrido con la
onda? Explica por qué sucede esto.
b) En lugar del transformador de
entrada, conecta un generador de
señales e introduce una señal de 10
Vpp y una frecuencia de 1 KHz.
Dibuja en tu cuaderno la señal que
obtienes.
c) Cambiando la frecuencia a 1 MHz la
señal que se obtiene es la de la figura:
c) Repite la operación cambiando la
frecuencia a 1 MHz ¿Funciona el
circuito correctamente? ¿Por qué?
a) Al cambiar de posición, el diodo deja
pasar el semiciclo negativo de la señal, tal y
como se ve en la imagen del osciloscopio:
El diodo no es capaz de funcionar a
frecuencias tan altas, por lo que no rectifica
la señal, y por tanto, no se podría usar en un
circuito como este.
En este caso el diodo está polarizado en
directo cuando llega la parte negativa de la
onda senoidal de la entrada al circuito
rectificador. Cuando llega el semiciclo
positivo, el diodo está polarizado en inverso
y por tanto no conduce.
b) La señal obtenida en este segundo caso es
la siguiente:
2. En un circuito rectificador de doble
onda como el que acabamos de
estudiar se avería el diodo D2 y deja
de funcionar. ¿Qué ocurre con la
señal de salida? Comprueba de
forma práctica cuál es la forma de
onda que obtienes ahora en el
rectificador.
Si se avería el diodo D2, la señal deja de
estar rectificada en onda completa, y la
forma de onda que se obtiene es la
siguiente:
Electrónica aplicada - GM
63-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
siguiente forma de
pantalla (Fig. 8.14):
3. Elige los diodos adecuados, en un
catálogo
comercial,
para
un
rectificador de doble onda que se va
a conectar a un transformador con
toma intermedia de 30 V de salida y
con una resistencia de carga de 500
Ω.
Calculamos la intensidad eficaz que va a
circular por la carga:
I ef =
Vef
R
=
30
= 0, 06 A
500
El valor de la intensidad que debe circular
por ellos tiene que ser mayor para que no
haya ningún problema.
Consultamos un catálogo:
onda
en
la
Resuelve las siguientes cuestiones:
a) ¿De qué tipo de rectificador se
trata?
b) ¿Qué tensión, en valor eficaz, está
entregando el transformador a su
salida?
c) ¿Cuál es la frecuencia de la señal
que
está
entrando
en
el
transformador?
d) Dibuja un posible esquema de un
rectificador
que
cumpla
estas
características y elige componentes
de un catálogo con los que pudieras
realizar el montaje.
a) Se trata de un rectificador de onda
completa.
b) Calculando la tensión máxima de la señal,
en función de las escalas del osciloscopio,
obtenemos:
A max = 2 div ·10 V / div = 20 V
El valor eficaz de la señal se calcula
aplicando la siguiente fórmula:
Elegiríamos el 1N4002, que es capaz de
aguantar un valor máximo de tensión eficaz
de 70 V y una corriente máxima de 1 A;
valores que se encuentran por encima de los
que necesitamos en el circuito.
4. A la salida de un circuito
rectificador se ha conectado un
osciloscopio y se ha obtenido la
Electrónica aplicada - GM
Aef =
Amax
2
=
20
= 14 ,14V
2
c) El valor de la frecuencia obtenemos
midiendo el periodo de la señal a la salida.
En este caso, la base de tiempos del
osciloscopio está colocada en 20 ms/div, y
el número de divisiones es de 2.
Multiplicamos ambos valores:
T = 20 ms/div · 2= 40 ms.
64-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
La frecuencia es la inversa a este valor:
f =
1
1
=
= 25 Hz
T 40·10 − 3
d) Un esquema de este rectificador
podría ser el siguiente:
2
4
D1
1
3
1B4B42
C1
1nF
R1
1kΩ
reproductor multimedia. Ten en
cuenta que la fuente está conectada
a una red eléctrica de 230 V/50 Hz,
que el filtro de la fuente consiste en
un condensador electrolítico de 600
µF y que, en estas condiciones, se ha
medido con un amperímetro, en la
salida de la fuente hacia la carga,
una intensidad de 100 mA.
Aplicamos la misma fórmula que en la
Actividad 5 y obtenemos:
Vo =
I
100 ·10 − 3
=
= 1, 66 V
fC
100 ·600 ·10 − 6
El puente de diodos se podría comprar
integrado o realizar con diodos 1N4001.
7. Calcula la frecuencia de corte para
un filtro RC con los siguientes
valores:
5. La fuente de alimentación de un
reproductor
de
CD
lleva
un
rectificador de media onda y un filtro
paso
bajo
formado
por
un
condensador
en
paralelo.
El
transformador de la fuente está
conectado a una red eléctrica de 230
V/50 Hz.
a)
Resistencia
de
condensador de 100 mF.
Determina la tensión de rizado de la
señal que obtenemos a la salida del
filtro si conectamos un condensador
electrolítico de 700 µF y circula por la
carga una intensidad de 100 mA.
a)
La tensión de rizado se calcula aplicando la
fórmula:
b)
Vo =
I
fC
Sustituyendo los valores obtenemos:
Vo =
b)
Resistencia
de
200
condensador de 200 µF.
Electrónica aplicada - GM
Ωy
Ω
y
c) Resistencia de 2 KΩ y condensador
de 100 nF.
fc =
1
1
=
= 62 ,83 Hz
2π RC 2π 100 ·100 ·10 − 3
fc =
1
1
=
= 3,97 Hz
2π RC 2π 200 ·100 ·10 − 6
c)
fc =
I
100 ·10 − 3
=
= 2 ,85 V
fC
50 ·700 ·10 − 6
6. Determina la tensión de rizado
para
un
rectificador
de
onda
completa de puente de diodos que se
encuentra integrado en la fuente de
alimentación de un disco duro
100
1
1
=
= 7 ,95 Hz
2π RC 2π 200 ·10 3 ·100 ·10 − 9
8. Realiza un esquema de un filtro
paso alto en el que sea posible
modificar la frecuencia de corte sin
necesidad
de
cambiar
los
componentes
del
circuito:
¿qué
65-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
componentes podríamos utilizar para
tal fin?, ¿cuál crees que sería el más
adecuado?
Un posible esquema para el circuito que se
nos pide es el siguiente:
C2
V1
Key = A 50%
1uF
1V
1kHz
0Deg
R1
1.0kΩ
Al colocar un condensador variable tenemos
un amplio rango de posibilidades para
modificar la frecuencia de corte del filtro. La
otra
posibilidad
sería
colocar
un
condensador fijo y un resistor variable, pero
no es la solución que se suele utilizar en la
práctica.
9. La imagen de la figura muestra la
placa de circuito impreso de un filtro
paso banda integrado en un aparato
de radio. Identifica los componentes
que aparecen en el mismo.
a) Identifica cada uno de los filtros
según los esquemas que hemos visto
a lo largo de de la Unidad.
b) Si los valores de los componentes
son C1 = 100 µF, R1 = 2 K, R2 = 1 K y
C2 = 1 µF, ¿cuál sería el intervalo de
frecuencias que dejaría pasar el
filtro? Explica cómo has llegado a
ese resultado.
a)
Filtro paso alto
Fig. 8.26.
Bobinas
Condensadores
10. Los filtros paso banda se pueden
hacer también uniendo un filtro paso
bajo y un filtro paso alto, como el
esquema mostrado a continuación:
Electrónica aplicada - GM
Filtro paso bajo
b) Tenemos que calcular las frecuencias de
corte de ambos filtros. El paso alto nos dará
la frecuencia de corte inferior. Y el paso
bajo, la frecuencia de corte superior. De esta
forma tendremos:
Frecuencia de corte inferior
fc =
66-142
1
1
=
= 0, 79 Hz
3
2π RC 2π ·2·10 ·100·10−6
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
mirando hojas de características e
intentando buscar el más adecuado
para que ante la señal de entrada
que
proponemos
funcione
correctamente.
Frecuencia de corte superior
fc =
1
1
=
= 159,15 Hz
2π RC 2π 1·103 ·1·10−6
11.
Queremos
comprobar
el
funcionamiento de un rectificador
como el que se muestra en la figura,
ya que pensamos que hay alguna
avería en el mismo. El esquema del
circuito es el siguiente:
El generador de señales proporciona
una onda senoidal de 100 KHz y 10
Vpp.
Los componentes que forman el
circuito son una resistencia de 100 Ω
un condensador de 10 µF y un diodo
1N4001
(mira
la
hoja
de
características para este diodo).
¿Cuál crees que es el motivo por el
que no funciona el circuito anterior
(en caso de que así sea)?
Comprueba conectando un polímetro
en los extremos del condensador el
valor de la tensión que mides. ¿Qué
tipo de medida (valor máximo,
eficaz, etc.) estarías haciendo? ¿Se
parece a la señal que mides en el
osciloscopio? ¿Qué relación existe
entre ambas?
a) Con los componentes que tenemos en el
circuito pretendemos obtener una señal
continua a la salida del mismo. La señal que
obtenemos es la siguiente:
El proceso para comprobar la avería
es el siguiente:
1. Observa los síntomas del mal
funcionamiento del equipo.
2. Estudia
producen.
las
causas
que
lo
3. Mediante pruebas y medidas con
el polímetro y el osciloscopio, realiza
medidas hasta encontrar la avería.
4.
Repara
y
sustituye
componentes necesarios.
los
La señal es bastante buena. Podemos intentar
obtener una continua con menos rizado,
aumentando la capacidad del condensador,
sin necesidad de cambiar el diodo, puesto
que este modelo responde bien hasta
frecuencias de 1 MHz.
b) Si colocamos un condensador cuya
capacidad es de 15 000µF, la señal
obtenida será:
Realiza el montaje del circuito en un
simulador y contesta a las siguientes
preguntas:
a) ¿Qué sucede con el circuito?
b) ¿Rectifica la señal de entrada? Si
no es así, sustituye los componentes
Electrónica aplicada - GM
67-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Es prácticamente como la tensión continua
que proporciona una batería.
El circuito funciona correctamente.
Con el polímetro en continua estamos
midiendo el valor en continua de la señal en
el condensador cuyo valor, al no tener casi
rizado, es aproximadamente Amax. La
relación que existe con el valor de la señal
visualizada en el osciloscopio es de
Aef =
Amax
2
Test de repaso
1. a)
2. d)
3. c)
4. a)
Identificar
los
parámetros
y
características fundamentales de
los circuitos rectificadores y de los
filtros analógicos. Verificar el
funcionamiento y las medidas
fundamentales de los circuitos de
rectificación y filtrado.
1. Explica el funcionamiento de un
rectificador de media onda y el de un
rectificador de puente de diodo, y las
diferencias existentes entre ellos.
El rectificador de media onda es un circuito
que elimina la mitad de la señal que recibe
a la entrada, en función de cómo esté
polarizado el diodo. Si está polarizado
directamente, elimina la parte negativa de la
señal y si está polarizado inversamente,
elimina la parte positiva. El rectificador de
puente de diodos está formado no por un
solo diodo, como el de media onda, sino por
cuatro diodos. Es un rectificador de onda
completa y se obtiene la onda más
rectificada a la salida que la del rectificador
de media onda. El valor medio de la tensión
rectificada es el doble en un rectificador de
doble onda que en el de media onda.
2. Identifica en los siguientes circuitos
qué tipo de rectificador son y los
componentes utilizados.
5. b)
6. b)
7. c)
8. a)
9. a)
10. a)
11. a)
Comprueba tu aprendizaje
Electrónica aplicada - GM
68-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Vcc = 230· 2 = 325, 26V
Dividimos este resultado
obtenemos: VCC = 162,8 V.
entre
dos
y
4. Identifica en los siguientes circuitos
qué tipo de filtro son y los
componentes utilizados.
a) Filtro paso bajo.
b) Filtro paso alto.
a) Rectificador de media onda. Los
componentes utilizados son: transformador,
diodo y resistencia.
5. El componente de la figura es un
rectificador integrado. Corresponde
al modelo 005S:
b) Rectificador de onda completa de puente
de
diodos.
Los
componentes
son:
transformador, cuatro diodos o puente de
diodos y resistencia.
c) Rectificador de onda completa con
transformador.
Los
componentes
son:
transformador, dos diodos y un condensador
electrolítico.
3. ¿Cuál será la tensión de corriente
continua
a
la
salida
de
un
rectificador de media onda si a su
entrada se aplica una corriente
alterna de 230 V de valor eficaz?
Se quiere utilizar para realizar la
rectificación en una fuente de
alimentación,
que
tiene
que
proporcionar a la resistencia de
carga una corriente de 2 A. La salida
del transformador de la fuente
proporciona una tensión de 48 V.
La tensión de corriente continua es la tensión
eficaz multiplicada por:
Consulta la hoja de características y
contesta a las siguientes preguntas:
Electrónica aplicada - GM
69-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
a) ¿Es adecuado este modelo para el
circuito
propuesto?
Justifica
la
respuesta.
La señal que se obtiene en el osciloscopio es:
b) En caso de que no se pueda
utilizar,
elige
otro
componente
acorde con las especificaciones del
circuito.
a) No es adecuado porque este rectificador
da solo 1 A de salida y para este caso
necesitamos 2 A.
b) El componente que podemos utilizar,
acorde con las especificaciones del circuito,
es un FR205. Las especificaciones serian:
El rectificador:
6. En el circuito de la siguiente figura,
el transformador T1 está conectado a
la red eléctrica y proporciona una
tensión de salida de 24 V.
Dibuja
sobre
la
pantalla
del
osciloscopio cómo es la forma de
onda de la señal que podemos medir
en el resistor R1. Explica cómo deben
estar configurados los mandos del
osciloscopio para que la medida se
pueda realizar de forma correcta.
La configuración de los mandos del
osciloscopio sería: mando de amplitud en 20
V/div y base de tiempos en 10 ms /div.
7. Dibuja sobre la pantalla del
osciloscopio la señal de salida que se
obtiene en el resistor del circuito de
la figura:
Explica cómo configurar los mandos
del osciloscopio para realizar la
medida de forma correcta.
La señal obtenida es la siguiente:
Los mandos deben estar configurados igual
que en la Actividad 6.
Montar
Electrónica aplicada - GM
70-142
o
simular
circuitos
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
analógicos básicos: rectificadores
y filtros.
8. Monta o simula el circuito b del
ejercicio 4 de la página anterior y
observa la forma de onda que
obtenemos a la salida. Calcula la
frecuencia de corte (fc).
El circuito, una vez montado en el simulador,
es el siguiente:
XSC1
XFG1
Tektronix
C1
P
G
1uF
1 2 3 4
T
R1
1kΩ
La señal es atenuada por el filtro, al estar
por debajo de la frecuencia de corte.
9. Simula el circuito del apartado b
del ejercicio 2, poniendo a la entrada
del puente de diodos una tensión de
10 Vp. Coloca un condensador en
paralelo de 1 nF y comprueba cómo
es la señal de salida. Haz lo mismo
con un condensador de 470 µF.
Explica las diferencias que observas
en las señales que se ven en el
resistor al colocar un osciloscopio.
El primer circuito a simular es el siguiente:
XFG1
La frecuencia de corte del filtro paso alto que
estamos analizando es la siguiente:
2
D1
3
1B4B42
4
1
XSC1
1
1
fc =
=
= 159,15 Hz
2π RC 2π 1000·1·10 −6
Todas las frecuencias que superen dicho
valor pasarán por el filtro sin problema. Así,
si introducimos una señal de 10 Vpp y una
frecuencia de 1 KHz, la salida obtenida es:
Pasa, sin ningún problema, por el filtro. Si la
señal tiene una frecuencia de 50 Hz, la
salida es:
Electrónica aplicada - GM
C1
1nF
R1
1kΩ
Tektronix
P
G
1 2 3 4
La señal obtenida a la salida es la siguiente:
El condensador no es capaz de obtener la
envolvente de la señal. Si cambiamos el
condensador obtenemos una señal casi
continua. Al aumentar la capacidad de
condensador, estamos consiguiendo obtener
la envolvente de la señal y por tanto se
aproxima mucho a una tensión continua:
71-142
T
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Utilizaremos un filtro paso banda.
Aplicar este tipo de circuitos a
situaciones reales.
10. Un tweeter es un transductor
diseñado para reproducir frecuencias
altas desde 2 000 y 3 000 Hz hasta
20 000 Hz o más. ¿Qué filtro
utilizaremos para limitar la señal que
le llega?
Utilizaremos un filtro paso alto.
11. Un woofer es un transductor
encargado de emitir las bajas
frecuencias en un altavoz o caja
acústica.
¿Qué
tipo
de
filtro
utilizaremos para limitar la señal que
le llega?
Utilizaremos un filtro paso bajo.
12. Un squawker o midrange es el
transductor de un altavoz encargado
de reproducir frecuencias medias
entre 300 y 5 000 Hz. ¿Qué filtro
utilizaremos para que deje pasar
sólo las frecuencias medias al
altavoz?
Electrónica aplicada - GM
72-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 9. Circuitos amplificadores
Actividades
1. Calcula la ganancia de un
amplificador en el que sabemos que
al introducir a la entrada una señal
de 20 mV, a la salida se obtiene una
señal de 1 V.
La ganancia del amplificador es:
Av =
4. Simula el circuito de la Figura 9.8
en el ordenador, y comprueba la
ganancia ante una señal de entrada
de 2 mV de amplitud y 1 kHz de
frecuencia.
El montaje en el simulador queda como en la
siguiente figura:
Vs
1
=
= 50 .
Ve 0,02
2. ¿Cuál es el valor de la ganancia
obtenida en la actividad 1 expresada
en decibelios?
La ganancia obtenida en decibelios es:
Gv (dB) = 20 log 50 = 33,8 dB
En la pantalla del osciloscopio vemos la
señal amplificada:
3. Calcula el punto de trabajo del
circuito de la Figura 9.8.
Para calcular el punto de trabajo tenemos
que calcular la tensión VCE y la intensidad de
colector IC. Si planteamos las ecuaciones de
la malla de base y la malla de colector
obtendremos:
240 I b + VBE = 10 despejando I B =
10 − 0, 7
= 0, 038mA
240
1·I C + VCE = 10
Suponiendo β =100 I C = β I b = 3,8mA
VCE = 10 − 1·I C = 10 − 3,8 = 6, 2V
Según la escala, el valor de la señal es de 2
V pico a pico. Como la señal que
introducimos a la entrada tiene un valor de 4
mV pico a pico, la ganancia la podemos
calcular como:
Luego, el punto de trabajo será:
IC = 3,8 mA y VCE = 6,2 V.
Electrónica aplicada - GM
73-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
G=
Vs
2
=
= 500
Ve 4·10−3
La diferencia con el sumador es la
colocación de las resistencias para las
entradas:
en decibelios : G = 10 log 500 = 27 dB
5. Busca el esquema de un circuito
restador de dos señales realizado
con un amplificador operacional y
efectúa
su
simulación
en
el
ordenador. Compáralo con el circuito
visto para el sumador y explica las
diferencias que existen entre ellos.
Un posible esquema de un circuito restador
es el siguiente:
6. Analiza el funcionamiento del
circuito de la Figura 9.24 mediante
una simulación. ¿De qué circuito se
trata?
La simulación del circuito en el ordenador:
La simulación del circuito:
R4
1kΩ
XMM1
U1
R2
1kΩ
V1
V1
14 V
R1
XSC1
12 V
7
1kΩ
V2
OPAMP_5T_VIRTUAL
R3
6V
1kΩ
El voltímetro nos da la señal de salida, que
en este caso es la diferencia V1-V2, y serán 6
V, tal y como se ve en la siguiente imagen:
Electrónica aplicada - GM
1
5
U1
3
Ext Tri g
+
6
C1
1V
1kHz
0Deg
_
+
1uF
R1
1kΩ
B
A
2
V3
_
+
_
UA741CD
4
V2
12 V
El circuito es un derivador (hace la derivada
de la señal de entrada). La señal que
podemos ver en el osciloscopio es la
siguiente:
74-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
b) El valor de potencia que podemos obtener
a su salida es 6,5 W.
c) Los podemos encontrar en 9-lead SIL;
plastic (SOT110B); SOT110-1.
d) Sí, necesita
refrigerador.
ser
conectado
a
un
e) La temperatura máxima que se puede
alcanzar en los terminales durante el proceso
de soldadura es de 150 ºC, durante 3 s. Si
supera este tiempo se destruiría.
f) La tensión máxima de alimentación para el
circuito integrado es de 24 V.
g)
Sí,
el
amplificador
funcionaría
correctamente porque puede soportar las
temperaturas hasta 150 ºC.
7. Consulta la hoja de características
del amplificador integrado TDA 1011
y contesta a las siguientes preguntas
sobre este circuito integrado:
Test de repaso
a) ¿Cuál es la utilización de este
circuito?
1. a)
b)
¿Qué
valores
de
potencia
podemos obtener a su salida?
c) ¿En qué tipo de encapsulado lo
podemos encontrar?
d) ¿Necesita ser conectado a un
refrigerador?
e) ¿Cuál es la temperatura máxima
que se puede alcanzar en los
terminales durante el proceso de
soldadura? ¿Durante cuánto tiempo?
¿Qué ocurrirá si se supera este
tiempo?
2. b)
3. c)
4. d)
5. c)
6. c)
7. d)
8. c)
9. c)
10. c)
f) ¿Cuál es la tensión máxima de
alimentación
para
el
circuito
integrado?
g) ¿Funcionaría correctamente el
amplificador en el interior de un
vehículo, aparcado al sol, que ha
alcanzado una temperatura de 55
ºC? Justifica tu respuesta.
a) Este circuito se utiliza en los equipos de
sonido.
Electrónica aplicada - GM
Comprueba tu aprendizaje
Identificar
los
principales
parámetros de un amplificador
75-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
1. El circuito de la Figura 9.38
representa un amplificador de un
equipo de sonido.
GP = 10 · log 100 000 = 50 dB.
GI = 20 · log 100 = 40 dB.
e) Las impedancias de entrada y salida del
amplificador:
Ze =
Si sabemos que a la entrada se
introduce una señal de 10 mV de
amplitud, que en estas condiciones
circula una intensidad de 5 mA, y
que a la salida tenemos una tensión
de 10 V y una intensidad de 500 mA,
contesta a las siguientes preguntas:
Ve
V
= 2 Ω; Zs = s = 20 Ω.
Ie
Is
Describir el funcionamiento de los
amplificadores con transistores
2. Calcula el punto de trabajo del
circuito de la figura e indica en qué
zona se encuentra trabajando el
transistor.
a) ¿Cuánto vale la ganancia de tensión?
b) ¿Cuál es el valor de la ganancia de
intensidad?
c) ¿Cuál es el valor de la ganancia de
intensidad? ¿Cuánto vale la ganancia
de tensión?
d) Expresa todos los valores de las
ganancias en decibelios.
e) Calcula las impedancias de
entrada y salida del amplificador.
a) La ganancia de tensión es:
Gv =
Vs
10
=
= 1000 .
Ve 0,01
b) La ganancia de intensidad es:
Gi =
Datos: R1 = 22 kΩ, R2 = 3,3 kΩ, RL = 2
kΩ,
Re = 1 kΩ, RL = 3 kΩ, Vcc = 12
= 100.
Trabajamos con el circuito equivalente del
original:
Vcc
Is
0,5
=
= 100 .
I e 0,005
12 V
R5
10 Ω
c) La potencia a la salida es:
Q2
R7
Ps = Is · Vs = 0,5 · 10 = 5 W.
VBB
2V
El valor de la ganancia de potencia es:
8kΩ
BF517
R6
10 Ω
Pe = Ve · Ie = 0,01 · 0,005 = 0,00005 W.
G=
Ps
5
=
= 100000 .
Pe 0,00005
d) Los valores de las ganancias en decibelios
son:
Gv = 20 · log 1 000 = 60 dB.
Electrónica aplicada - GM
En el circuito equivalente R7 es el paralelo de
R1 y R2:
R7 =
76-142
R1·R 2
22·3,3
=
= 2,89 K Ω
R1 + R 2 22 + 3, 3
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
El valor de la pila de la base es:
VBB =
VCC
12
·R 2 =
·3,3 = 1,56V
R1 + R 2
22 + 3,3
b)
Calcula
la
ganancia
del
amplificador con los datos obtenidos
en el apartado anterior.
La corriente de base será:
IB =
de frecuencia 1 kHz y 10 mVp de
amplitud. Visualiza la señal que hay
en la carga con el osciloscopio y
anota sus valores.
VBB − VBE
= 2,15.10 − 4 A
R7 + R6 ( β + 1)
La intensidad de colector, al estar en zona
activa, es el producto de la IB por la β del
transistor.
Como β = 100, IC = 0,21 A. Esta es la
intensidad del punto de trabajo.
El cálculo de la tensión de colector (tensión
del punto de trabajo) es:
c) Mide con un multímetro el punto
de trabajo del transistor (VCE e IC).
d) Mide la intensidad que pasa por la
base del transistor. ¿En qué zona
está trabajando el transistor?
Justifica la respuesta.
a) El circuito es el siguiente:
V1
XFG1
10kΩ
_
R5
R1
10kΩ
1uF
el
Elige un transistor NPN como, por
ejemplo, un BC547 o similar. Los
condensadores
pueden
ser
de
cualquier valor (sólo están para
filtrar la corriente continua).
Realiza las siguientes operaciones:
a) Introduce una señal (Vbb) senoidal
+
_
+
_
1kΩ
1uF
BC547BP
R2
= 12 - 1 000 · 0,21 - 2 000 · 0,21 = 0,198
mV.
ordenador
Q1
C1
B
A
C3
Despejando obtenemos: VCE = VCC - REIC - RCIC
=
Electrónica aplicada - GM
Ext T rig
+
R3
RC I C + RE I c + VCE − VCC = 0
3. Simula en el
siguiente circuito:
XSC1
30 V
10kΩ
R4
10kΩ
C2
1uF
La señal que se obtiene en el osciloscopio es:
b) La señal de salida tiene una amplitud de
110 mV pico a pico. La ganancia del
amplificador será:
77-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
G = 110/10 =11.
= 12 V).
c) La tensión colector emisor es:
Cambia los valores de R1 y R2 por el
doble del valor actual y observa qué
ocurre en la salida.
El circuito simulado es el siguiente:
La intensidad de colector será:
XSC1
V1
30 V
Tektronix
XFG1
P
G
R2
1 2 3 4
3kΩ
R1
94kΩ
R5
C2
50kΩ
220nF
Q1
C3
R6
220nF
500kΩ
BC547BP
R3
50kΩ
R4
2.2kΩ
d) La intensidad de base tiene el siguiente
valor:
C1
10uF
El transistor con los valores de resistencias
que nos dan no funciona en zona activa, por
lo que no amplifica correctamente la señal.
Describir el funcionamiento de los
amplificadores operacionales
5. Analiza los circuitos de la Figura
9.42:
El transistor está trabajando en zona activa,
por los valores obtenidos en las medidas
anteriores.
4. Repite los apartados del ejercicio
anterior con el siguiente circuito: (Vcc
Electrónica aplicada - GM
a) Explica de qué tipo de circuitos se
trata y justifica la repuesta.
b) Calcula la ganancia de cada uno
de ellos.
c) Si queremos obtener en el circuito
78-142
T
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
anterior una ganancia de 10, ¿cómo
habría que modificar el mismo para
conseguirlo? Justifica la respuesta.
partir de qué parámetro
realizar los cálculos?
a) Se trata del circuito inversor: en el circuito
integrado operacional el positivo va a masa,
el negativo va a una tensión y la ganancia
es negativa.
b) Ac sería: CRMM = 20 log Ad/Ac; si la Ad
= 100 000 y queremos calcular Acmax
emplearemos el CRMMminimo. Si queremos la
típica el dato será el CRMMtípico, y el Acmínimo
sería el ideal “0”. Para el típico 90 = 20 log
100 000/Ac; despejando calculamos Ac.
b) La ganancia de cada uno de ellos es:
V0
R
= − 2 = - 0,10.
Vi
R1
c) Las resistencias serían con valores
diferentes; la resistencia 1 tendría un valor
igual a la 2 y viceversa, porque si
calculamos la ganancia con estos valores
obtenemos una ganancia de 10.
6.
A
continuación
fragmento
de
la
características
del
operacional.
podrías
a) La tensión de alimentación es ±15 V.
Los cálculos se pueden realizar a partir de la
tensión.
7. El siguiente circuito corresponde a
una aplicación no lineal de los
amplificadores operacionales:
tienes
un
hoja
de
amplificador
Realiza la simulación del circuito en
el
ordenador
utilizando
un
operacional
741.
Conecta
un
osciloscopio a la salida (Vo) y
responde a las siguientes preguntas:
a) ¿De qué tipo de circuito se trata?
b) Dibuja la señal que obtienes e
indica sus principales parámetros.
a) El circuito simulado es el siguiente:
V1
Contesta a las siguientes cuestiones:
a)
¿Cuál
es
la
tensión
de
alimentación para la que se han
obtenido
los
parámetros
del
amplificador?
12 V
R3
R2
7
Electrónica aplicada - GM
1
5
U1
3
6
2
C1
XSC2
4
22nF
741
R1
Tektronix
22kΩ
b) ¿Cuál es el consumo de potencia
máximo que tiene el amplificador
durante su funcionamiento?
c)
¿Cómo
podrías
calcular
la
ganancia mínima que tiene el
amplificador en modo común? ¿A
1kΩ
1kΩ
P
G
1 2 3 4
V2
12 V
Se trata de un oscilador.
b) La pantalla de la señal obtenida es la
siguiente:
79-142
T
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
XFG1
V1
XSC1
12 V
7
1
5
Ext T rig
+
U1
_
B
A
3
+
_
+
_
6
2
4
741
D1
BY228
R1
1kΩ
V2
12 V
Nos da una señal de 22,2 V pico a pico y
con una frecuencia de 877 Hz.
8. Simula el siguiente circuito
analiza su funcionamiento:
Es un rectificador de media onda que
elimina la parte positiva de la señal de
entrada, tal como se ve en la captura del
osciloscopio:
y
a) Introduce a la entrada una señal
senoidal de 5 Vpp y una frecuencia de
1 kHz. Comprueba la señal de salida
que obtienes. ¿De qué tipo de circuito
se trata?
b) Cambia la frecuencia de la señal y
comprueba
los
resultados
que
obtienes en la salida para los valores
de:
b) y c) S observan diferencias ante las
diferentes entradas. Se deben a que el
diodo, a medida que aumentamos la
frecuencia, deja de funcionar correctamente.
d) Funciona como con la señal senoidal, tal
como se ve en la captura del osciloscopio:
F1 = 10 kHz; F2 = 100 kHz; F3 = 1
MHz; F4 = 10 MHz.
c) ¿Se observa alguna diferencia ante
las diferentes entradas? Si es así, ¿a
qué puede deberse?
d) Introduce una señal cuadrada de
amplitud 4 Vpp y frecuencia 2 kHz y
observa la señal de salida. Anota los
resultados obtenidos.
a) El circuito simulado es el siguiente:
Electrónica aplicada - GM
80-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 10. Osciladores y circuitos
temporizadores
Actividades
1. Identifica, en el circuito que
muestra la imagen, el oscilador de
desplazamiento de fase y destaca
cuáles son los componentes de la red
de realimentación y cuáles forman el
amplificador.
Cristal de cuarzo
3. Monta el esquema de la figura
anterior con un cristal de cuarzo e
indica la frecuencia de salida.
El esquema de la figura anterior:
V1
R1
XSC1
9V
22kΩ
X1
Q1
Ext T rig
+
_
B
A
+
HC-49/U_1.5MHz
Amplificador
transistores
2. En el siguiente esquema eléctrico
de radiocontrol, identifica el cristal
de cuarzo.
+
_
2N2222A
C1
con
Red de realimentación con
condensadores y resistencias
_
470pF
C2
R2
C3
1kΩ
150pF
0.1uF
La frecuencia la fijará el cristal, en este caso
será de 1,5 MHz.
4. Identifica en la siguiente placa de
ordenador el cristal de cuarzo:
Cristal de cuarzo
5. Busca en la hoja del fabricante las
Electrónica aplicada - GM
81-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
características de este oscilador de
cuarzo de un micro:
condensadores C1 y C2 en el circuito.
d) ¿En qué patilla del c. i. 555 van
conectados
los
elementos
del
apartado c)?
a) Se trata de un oscilador astable.
En la siguiente hoja se pueden ver las
características del oscilador:
b) Captura de la pantalla de la señal:
c) Esos elementos sirven para fijar la
frecuencia del oscilador.
d) Los elementos del apartado c) van
conectados en las siguientes patillas:
C1 - 6, C2 - 5, Diodos - 7, R2 - 7 y R1 - 6.
Test de repaso
6. El circuito que muestra la Figura
10.32 corresponde a un montaje con
un circuito integrado 555. Simúlalo
en el ordenador, conecta a su salida
un osciloscopio y responde a las
siguientes preguntas:
1. b)
2. c)
3. c)
4. d)
5. d)
6. a)
7. b)
8. c)
9. b)
10. a)
a) A la vista de la señal obtenida,
¿de qué tipo de circuito se trata?
11. b)
12. d)
b) Captura la pantalla de la señal en
el osciloscopio y detalla los valores
de las medidas que obtienes en dicha
señal de salida.
Comprueba tu aprendizaje
c) Explica la función del transistor R1,
R2, C1, de los diodos 1N4148 y de los
Describir
Electrónica aplicada - GM
82-142
los
parámetros
y
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
características fundamentales de
los
circuitos
osciladores
y
temporizadores
Amplificador
Identificar
los
componentes,
asociándolos con su símbolo, de
los
circuitos
osciladores
y
temporizadores
1. Explica el funcionamiento de un
oscilador Hartley y un oscilador de
cristal de cuarzo.
El oscilador Hartley tiene una red de
realimentación formada por un condensador
y dos bobinas. Los osciladores de cristal de
cuarzo se utilizan para la generación de
altas frecuencias, ya que presentan mayor
estabilidad de la frecuencia que tienen a su
salida. El cristal (Xtal) actúa como una
bobina grande en serie con un pequeño
condensador. Por ello, la frecuencia de
resonancia casi no se ve afectada por el
amplificador y las capacidades parásitas. El
causante de la vibración de un cristal de
cuarzo es el efecto piezoeléctrico, por el
cual, al aplicar una tensión al cristal, éste
vibra a la frecuencia de la tensión aplicada.
Y, de forma inversa, si se los obliga a vibrar,
generan una tensión alterna de la misma
frecuencia.
2. Identifica, en los siguientes
circuitos, de qué tipo de oscilador se
trata
Oscilador de
desplazamie
nto de fase
Amplifica
dor
Oscilador 555
3.
Identifica,
de
los
circuitos
anteriores, cuál es la realimentación
y cuál es el amplificador.
La solución está en la respuesta anterior.
4. Identifica el tipo de circuito
oscilador en la siguiente placa,
dibuja el esquema e indica la
fórmula
de
la
frecuencia
de
resonancia.
Amplificador
Se trata de un oscilador de desplazamiento
de fase. Su esquema es:
Oscilador de Colpitts
Electrónica aplicada - GM
83-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
La fórmula de la frecuencia de
1
resonancia es: f =
siendo n=3
2π RC 2n
5. identifica, en la siguiente placa, el
chip 555:
El ciclo de trabajo lo fijan R1 y R2.
6. El circuito de la Figura 10.45 es un
temporizador:
Chip 555
Dibuja un posible esquema para el
circuito que tienes en la placa de la
Figura 10.44, según los componentes
que puedes ver, indicando:
•
El tipo de funcionamiento del
circuito.
•
Suponiendo que es un astable,
explica qué resistores podrían
ser los que fijan los tiempos
del ciclo de trabajo.
Un posible esquema del circuito:
V1
Calcula el tiempo que dura el estado
no estable del circuito.
Según los componentes que tiene
conectados, ¿para qué nos puede
servir el diodo LED que aparece en la
patilla 3 del c. i. 555?
El tiempo que dura el estado no estable del
circuito:
T = 1, 1RC = 1,1 · 10 · 0,01 = 0,11ms.
El diodo LED sirve para comprobar el tiempo
que está activado el temporizador.
12 V
V1
R1
10kΩ
XSC1
U1
C2
_
_
+
R2
0.01uF
Ext Trig
+
10kΩ
555_Timer
B
A
+
5V
_
U1
R2
10kΩ
555_Timer
R3
10kΩ
C1
0.01uF
C1
0.1uF
C2
U2
0.01uF
La señal obtenida es:
S1
V2
5V
Electrónica aplicada - GM
R1
1kΩ
Key = Space
84-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Montar
o
simular
circuitos
analógicos
osciladores
y
temporizadores
Verificar y realizar medidas de los
circuitos
osciladores
y
temporizadores
7. Monta o simula los circuitos b) y c)
del ejercicio 2 y averigua la forma de
onda obtenida a la salida calculando
la frecuencia de resonancia en la
práctica y aplicando la fórmula
teórica (consulta para ello la hoja de
características de los componentes).
El circuito b) es un desplazamiento de fase.
La frecuencia de resonancia es:
1
f =
siendo n=3 , se obtiene una
2π RC 2n
forma de onda senoidal.
El circuito c) es un oscilador con el integrado
555 y la forma de onda es cuadrada.
La diferencia es que la frecuencia del
ejercicio 8 es mayor porque es mayor la
inductancia.
11. Monta o simula el siguiente
circuito
y
comprueba
su
funcionamiento:
El montaje es como el de la figura; es un
multivibrador monoestable.
12. Monta o simula el siguiente
circuito y explica su funcionamiento:
8. Calcula del ejercicio 2 a) la
frecuencia de resonancia con valor
de C1 = 0,01 mF y valor de L1 = 0,1
mH.
La frecuencia de resonancia es:
F=
1
c ·C
2π L( 1 2 )
C1 + C 2
=
318 KHz.
Hemos colocado el osciloscopio en la salida
del oscilador. La señal que obtenemos es la
que se muestra en la figura:
9. Del ejercicio 2 a), halla la frecuencia de
resonancia con un valor de C1 = 2 µF y un
valor de L1 = 33 mH.
La frecuencia de resonancia es.
F=
1
c ·C
2π L( 1 2 )
C1 + C 2
= 482 222Hz.
10. ¿Qué diferencias observas entre
los ejercicios 8 y 9? ¿Qué valor de la
frecuencia de resonancia es mayor?
¿Por qué?
Electrónica aplicada - GM
Es un multivibrador astable.
13. Busca en Internet aplicaciones
para telecomunicaciones de los
circuitos temporizadores con el c. i.
555.
85-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Los circuitos temporizadores con el c. i. 555
se utilizan como moduladores de frecuencia,
divisores de frecuencia, etc.
14. Busca en Internet aplicaciones
para telecomunicaciones del c. i. 555
utilizado como oscilador.
El c. i. 555, utilizado como oscilador se
puede usar, por ejemplo, como un reloj
digital.
15. Enumera varias aplicaciones del
oscilador de cristal de cuarzo.
Las aplicaciones del oscilador de cristal
cuarzo son: generadores de frecuencias
radio y de televisión, osciladores locales
los receptores, generadores de barrido
los tubos de rayos catódicos, etc.
de
de
en
en
16. Busca en Internet aplicaciones
para telecomunicaciones de los
circuitos osciladores RC y anótalas en
tu cuaderno.
Las aplicaciones para telecomunicaciones de
los circuitos osciladores RC: transmisor
radioeléctrico,
receptor
radioeléctrico,
duplexor, etc.
17.
Busca
aplicaciones
para
telecomunicaciones de los circuitos
osciladores LC y anótalas en tu
cuaderno.
Los circuitos osciladores LC se usan en
aplicaciones dentro de las bandas de HF
(high frecuency o alta frecuencia) y VHF
(very high frecuency o muy alta frecuencia),
por lo que pueden encontrarse en equipos
como transmisores y receptores de radio en
AM y FM, centrales telefónicas, etc. Su
funcionamiento se basa en la obtención de
la frecuencia de resonancia de la red de
realimentación, siendo ésta, frecuencia la
que se obtiene en la señal de salida del
circuito.
Electrónica aplicada - GM
86-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 11. Fuentes de alimentación
Actividades
1. Identifica los componentes de una
fuente de alimentación estudiados
hasta ahora en la Figura 11.1 y
explica la misión de cada uno de
ellos.
• Transformador: tiene como misión, por un
lado, adaptar la tensión de red a un nivel
próximo a la tensión de salida de la fuente y,
por otro, proporcionar aislamiento eléctrico
entre la entrada y la salida.
• Rectificador: transforma la corriente alterna
en otra de carácter pulsatorio. Este tipo de
circuitos, tal como estudiamos en la Unidad
8,
están
compuestos
por
diodos
semiconductores.
La fuente de alimentación del esquema 11.2.
tiene
los
siguientes
componentes:
transformador, puente de diodos que actúa
como rectificador de onda completa y
condensador electrolítico para filtros.
3.
Identifica
los
componentes
estudiados hasta ahora en la fuente
de alimentación de la Figura 11.3:
• Filtro paso bajo: se ocupa de convertir la
tensión pulsante obtenida del rectificador en
una tensión lo más continua posible.
Normalmente, este tipo de filtro - incluido
dentro de una fuente de alimentación - está
constituido por un condensador con una
capacidad determinada, en función de las
características de la fuente de alimentación,
o por un conjunto de condensadores o
inductancias (bobinas).
• Estabilizador o regulador: la tarea de este
circuito opcional dentro de la fuente de
alimentación será la de mantener lo más
estable posible la tensión a la salida, cuando
sea necesario. De este modo, tendremos una
fuente
de
alimentación
regulada
y
estabilizada.
2.
Identifica
los
componentes
estudiados hasta ahora en la fuente
de
alimentación
del
siguiente
esquema:
Electrónica aplicada - GM
Condensado
r electrolítico
Transformad
Condensador
es cerámicos
4. La siguiente figura es una fuente
de alimentación para un ordenador.
Está estabilizada con un diodo zener.
Sabiendo que su tensión de salida
debe ser de 6 V, elige el diodo
adecuado. Para realizarlo analiza los
datos de la hoja de características
del Caso práctico 1.
87-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
El diodo que debemos utilizar es 1N5995B.
la fuente de alimentación que
muestra la Figura 11.15. Se trata de
una fuente con una
salida en el
condensador de filtro es de 12 V. Se
ha utilizado un regulador 7808.
Analiza su hoja de características e
indica si este regulador es válido
para
el
ordenador
portátil
argumentando tu respuesta.
5. Elige el diodo para una fuente de
alimentación estabilizada como la de
la Figura 11.11, que logre una
tensión de 12 V a la salida de la
fuente. Haz uso, para ello, de la hoja
de características, y explica todos los
parámetros que tiene este diodo.
El regulador es válido porque su máxima
tensión es de 25 V, y por tanto, soporta esta
tensión.
Elegiríamos el diodo 1N6002B; sus
características son: la tensión mínima,
tensión máxima, la intensidad del zener en
mA.
6. Dibuja el esquema de una fuente
de alimentación con los siguientes
elementos:
a) Rectificador de doble onda con
toma intermedia.
b) Un condensador electrolítico de 1
µF.
c) Un diodo zener del tipo 1N6008B.
d) Una carga.
Analiza la hoja de características de
este diodo y señala qué tensión
nominal, tensión máxima, tensión
mínima e intensidad posee.
8. Realiza las siguientes tareas:
a) Identifica cada uno de
elementos de la Figura 11.15.
los
b) Cambia el regulador 7808 por un
regulador 7818 y analiza su hoja de
características.
c) Haz lo mismo
regulador 7809.
utilizando
un
d) Señala qué diferencias observas
entre estos tres reguladores en
cuanto a características eléctricas.
Para ello, analiza la hoja de
características del fabricante.
a)
Regulador
7808
D1
T1
1N4001GP
D3
C1
1uF
D2
1N6008B
R1
1kΩ
TS_PQ4_12
1N4001GP
La tensión máxima es de 23,1 V, la tensión
mínima es de 20,9 V, la tensión típica es de
22 V y la intensidad del zener es de 5 mA.
Puente de diodos
Resistenci
a de carga
b) La hoja de características del regulador
7818 es:
7. En un ordenador portátil tenemos
Electrónica aplicada - GM
Condensado
r electrolítico
88-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
•
Rectificador: transforma la corriente
alterna
en
otra
de
carácter
pulsatorio. Este tipo de circuitos, tal
como estudiamos en la Unidad 8,
están
compuestos
por
diodos
semiconductores. Estos elementos son
el puente de diodos.
•
Filtro paso bajo: se ocupa de
convertir la tensión pulsante obtenida
del rectificador en una tensión lo más
continua posible. Normalmente, este
tipo de filtro - incluido dentro de una
fuente de alimentación - está
constituido por un condensador con
una capacidad determinada, en
función de las características de la
fuente de alimentación, o por un
conjunto
de
condensadores
o
inductancias (bobinas). En este caso
es el condensador electrolítico.
•
Estabilizador o regulador: la tarea de
este circuito opcional dentro de la
fuente
de
alimentación
será
mantener lo más estable posible la
tensión a la salida, cuando sea
necesario. De este modo, tendremos
una fuente de alimentación regulada
y estabilizada. En este caso es el
regulador 7808.
c) La hoja de características del regulador
7809 es:
10. Explica, respecto al circuito de la
Figura 11.21:
d) Las diferencias entre estos tres reguladores
son las tensiones de salidas, la corriente de
reposo, etc.
9. Indica cuál es la misión de cada
elemento del esquema de la fuente
de alimentación de la Figura 11.15.
•
a) La función de cada uno de los
componentes de la
fuente de
alimentación.
b)
La
tensión
transformador.
salida
del
c) La tensión de salida de la fuente
con este regulador.
Transformador: tiene como misión,
por un lado, adaptar la tensión de
red a un nivel próximo a la tensión
de salida de la fuente y, por otro,
proporcionar aislamiento eléctrico
entre la entrada y la salida.
Electrónica aplicada - GM
de
89-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
a) Transformador reduce la tensión de red de
220 V a 18 V, puente de diodo actúa como
rectificador de corriente, condensador
electrolítico actúa como filtro paso bajo,
regulador LM317 estabiliza la tensión aún
más para que sea casi continua a la salida
de 100 µF, dos condensadores electrolíticos
como salida y potenciómetro tiene una
resistencia variable de 5K.
Test de repaso
1. a)
2. c)
3. a)
4. d)
b) La tensión de salida del transformador es
de 18 V.
5. b)
c) La tensión de salida de la fuente con este
regulador es de 16 V.
7. d)
6. a)
8. c)
11. En el taller, coge una televisión
para arreglar y comprueba la fuente
de alimentación conmutada.
9. a)
Tenemos que ir comprobando con un
polímetro componente por componente de la
fuente estudiada en la unidad.
11. b)
12. Enumera los elementos de la
fuente
de
alimentación
de
la
actividad 11.
Los elementos de la fuente de alimentación
de la actividad 11. son: un interruptor
general (aunque no siempre), fusibles, un
condensador electrolítico de gran tamaño,
puentes de diodos, etc.
13. Haz lo mismo que se indica en
las actividades 11 y 12 pero respecto
a un monitor de un ordenador de tu
taller.
10. a)
Comprueba tu aprendizaje
Reconocer
los
diferentes
componentes de la fuente de
alimentación relacionándolos con
su símbolo
De los esquemas
1. Dados los esquemas de las
siguientes fuentes de alimentación,
indica cuál es cada componente y
explica la misión de cada uno de
ellos.
Tenemos que ir comprobando con un
polímetro componente por componente de la
fuente estudiada en la unidad.
Puente de diodos
Los elementos de la fuente de alimentación
son: un interruptor general (aunque no
siempre),
fusibles,
un
condensador
electrolítico de gran tamaño, puentes de
diodos, etc.
Electrónica aplicada - GM
90-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Salida
Condensado
r electrolítico
3. Identifica en las siguientes fuentes
de alimentación, cada uno de los
componentes:
Transistor
Diodo
Regulad
or
Condensado
r electrolítico
Puente
diodos
Diodo Led,
salida
Condensadores
fuente
De los circuitos
2. Dada la siguiente fuente de
alimentación, identifica cada uno de
los
componentes
y
realiza
el
esquema a partir de ella:
de
electrolíticos
Fusible
de
otra
Condensador electrolítico de una fuente
Describir el funcionamiento de los
siguientes bloques
Condensado
r electrolítico
4. Dados los bloques siguientes de
una fuente de alimentación, describe
su funcionamiento e indica de qué
circuito se trata en cada caso.
Condensado
r cerámico
Resistencia
Regulador
El esquema de esta fuente de alimentación:
U2
T1
LM7805CT
LINE
VOLTAGE
VREG
50%
COMMON
TS_MISC_VIRTUAL
C1
C2
220uF
47pF
Electrónica aplicada - GM
C3
10uF
R2
1kΩ
91-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
6. Indica las principales diferencias
que hay entre una fuente lineal y
una fuente conmutada.
La fuente lineal está formada por:
•
Transformador: tiene como misión,
por un lado, adaptar la tensión de
red a un nivel próximo a la tensión
de salida de la fuente y, por otro,
proporcionar aislamiento eléctrico
entre la entrada y la salida.
•
Rectificador: transforma la corriente
alterna
en
otra
de
carácter
pulsatorio. Este tipo de circuitos, tal
como estudiamos en la Unidad 8,
están
compuestos
por
diodos
semiconductores.
•
Filtro paso bajo: se ocupa de
convertir
la
tensión
pulsante,
obtenida del rectificadr en una
tensión lo más continua posible.
Normalmente, este tipo de filtro incluido dentro de una fuente de
alimentación - está constituido por un
condensador con una capacidad
determinada, en función de las
características de la fuente de
alimentación, o por un conjunto de
condensadores
o
inductancias
(bobinas).
•
Estabilizador o regulador: la tarea de
este circuito opcional dentro de la
fuente de alimentación será la de
mantener lo más estable posible la
tensión a la salida, cuando sea
necesario. De este modo, tendremos
una fuente de alimentación regulada
y estabilizada.
a) Rectificador de media onda: rectifica la
corriente para que sea más continua a la
salida; rectificador de media onda con filtro
por condensador.
b) Un estabilizador 7805: la corriente es aún
más continua al pasar por el estabilizador;
la tensión de salida es estabilizada.
c) Fuente de alimentación con un rectificador
de doble onda con toma intermedia y filtro
por condensador.
d) Estabilizador con diodo zener.
5. El circuito del apartado b) del
ejercicio 4 tiene un regulador del tipo
LM7805. Explica cuál es su función y
busca en la hoja del fabricante las
características eléctricas que posee.
Su función es estabilizar la corriente a más
continua.
Las fuentes conmutadas convierten la
corriente continua-corriente continua, por lo
que la red debe ser previamente rectificada
y filtrada con una amplitud de rizado
aceptable.
Describir las diferencias entre
fuentes lineales y conmutadas
Electrónica aplicada - GM
La mayoría de las fuentes utilizan un circuito
para operar desde 90 a 132 Vac (tensión de
92-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
corriente alterna) o de 180 a 260 Vac, según
sea la posición del conmutador.
La fuente conmutada está formada por:
•
En el primer bloque rectificamos y
filtramos la tensión alterna de
entrada, convirtiéndola en una
continua
pulsante
(corriente
continua).
•
El segundo bloque se encarga de
convertir esa continua en una onda
cuadrada de alta frecuencia (10 a
200 kHz.) que se aplica a una
bobina o al primario de un
transformador.
•
El tercer bloque rectifica y filtra la
salida de alta frecuencia del bloque
anterior, entregando así una corriente
continua pura.
•
El cuarto bloque se encarga de dirigir
la oscilación del segundo bloque.
Este bloque consiste de un oscilador
de frecuencia fija, una tensión de
referencia, un comparador de tensión
y un modulador de ancho de pulso
(PWM). El modulador recibe el pulso
del oscilador y modifica su ciclo de
trabajo
según
la
señal
del
comparador que coteja la tensión
continua de salida del tercer bloque
con la tensión de referencia.
7. De los siguientes circuitos, señala
cuál corresponde a una fuente lineal
y cuál a una fuente conmutada y
explica el porqué analizando los
bloques:
a) Fuente de alimentación lineal
b) Fuente de alimentación conmutada.
El análisis de las fuentes se ha hecho en la
actividad anterior.
Describir las aplicaciones reales
de cada tipo de fuente de
alimentación
8. Busca en Internet aplicaciones
reales para telecomunicaciones de
fuentes de alimentación lineales y de
fuentes conmutadas y enuméralas.
Las fuentes de alimentación lineales
conmutadas: un ordenador personal.
y
Las fuentes de alimentación conmutadas: los
televisores.
Realizar
las
medidas
fundamentales de las fuentes de
alimentación
9. Monta el circuito del ejercicio 7.a)
y
comprueba,
mediante
un
osciloscopio, a la salida del filtrado,
la señal de onda y calcula su factor
de rizado.
XSC1
Tektronix
P
G
1 2 3 4
T
C4
10nF
U2
LM7805CT
T1
LINE
VOLTAGE
C5
VREG
R1
COMMON
10nF
TS_PQ4_10
180 Ω
C1
220uF
C2
47pF
C3
10uF
D2
La figura muestra cómo deberían conectarse
los diferentes elementos. Es una simulación,
por lo que deberíamos visualizar la señal en
Electrónica aplicada - GM
93-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
el montaje real con los componentes físicos,
y sobre esa señal medir el rizado.
diodos, etc.
La señal que se ve en el osciloscopio del
simulador presenta el siguiente aspecto:
12.
Comprueba
la
fuente
de
alimentación de un ordenador en el
taller.
Tenemos que ir comprobando, con un
polímetro, componente por componente de
la fuente estudiada en la unidad.
Veremos un interruptor general (no siempre),
fusibles, un condensador electrolítico de gran
tamaño, puentes de diodos, etc.
Como podemos observar, está estabilizada
en 5 voltios, y no presenta rizado, debido al
regulador.
10 Pon un polímetro a la salida del
regulador y en los bornes del diodo
LED (carga del circuito) del ejercicio
anterior y calcula la tensión de salida
de la fuente de alimentación.
Podemos observar los valores de ambos
niveles de tensión en la captura de pantalla
del simulador.
La salida de la fuente: 5 voltios.
11. Coge del taller una televisión
averiada y comprueba su fuente de
alimentación.
Tenemos que ir comprobando, con un
polímetro, componente por componente de
la fuente estudiada en la unidad.
Veremos un interruptor general (aunque no
siempre),
fusibles,
un
condensador
electrolítico de gran tamaño, puentes de
Electrónica aplicada - GM
94-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 12. Introducción a los sistemas digitales
hexadecimales a binarios:
a) 23C.
b) 456E.
c)
d) 445.
e) 78D.
Actividades
234.
a) 1000111100. b) 100010101101110.
c) 001000110100. d) 010001000101.
1. Pasa los siguientes
decimales a binarios:
a) 678.
b) 12. c) 18. d) 19. e) 15.
a) 1010100110.
c) 10010.
d) 10011.
números
b) 1100.
e) 1111.
2. Pasa los siguientes
binarios a decimales:
números
a) 1000111. b) 1001. c) 10000. d)
10101.
a) 71. b) 9. c) 16. d) 21.
e) 11110001101.
7. Pasa los siguientes números
hexadecimales a decimales pasando
por binarios:
a) 546.
c) 78D.
b) 666.
d) 66BC.
e) 123B
a) 10101000110 = 1350.
b) 11001100110 = 1638.
c) 11110001101 = 1933.
d) 110011010111100 = 26300.
e) 1001000111011 = 4667.
3. Pasa los siguientes números
decimales a hexadecimales:
a) 456.
b) 89. c) 90. d) 100.
a) 1C8.
b) 59. c) 5 A. d) 64.
4. Pasa los siguientes números
hexadecimales a decimales:
a) 23A.
d) EF.
b) 234D.
c) 56FF.
a) 570.
239.
b) 9037.
c) 22271. d)
8.
Simplifica
estas
funciones
aplicando
los
postulados,
las
propiedades de Boole y las leyes de
De Morgan:
a) F = a · b + a · (b + 0) · (b · 0)
b) F = a·a + b
c) F = ( a + b ) · (a + b)
d) F = ( a + b ) · (a + b)
e) F = ( a + b)(c + d )
f) F = a·b·(a + c)
5. Pasa los siguientes
binarios a hexadecimales:
números
g) F = a·b·c
h) F = c · b · a + c·b·a + c · b · a
a) 1001111.
c) 1110101.
i) F = d · c · b · a + d · c · ( b + a )
b) 11110000.
d) 110101.
j) F = c·b·a · (c + b + a)
a) 4F.
c) 75.
a) F = a · b
b) F0.
d) 35.
b) F = a + b
c) F = a ⊕ b
6.
Pasa
los
siguientes
Electrónica aplicada - GM
números
d) F = a ⊕ b
95-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
e) F = a·b + c·d
0
1
1
1
f) F = a · b+ a·c
1
0
0
1
g) F = a + b + c
1
0
1
1
h) F= b · a+ c·b·a
1
1
0
1
i) F = d · ( c · b · a + c · b·a )
1
1
1
1
c) Tiene 4 entradas y 16 combinaciones:
j) F= (c + b + a) · (c + b + a )
a
b
c
d
F
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
0
a) F = a · b · c
0
0
1
1
1
b) F = a + b + c
0
1
0
0
0
c) F = a · (b · c) + d
0
1
0
1
1
d) F = ( a + b ) · (a + b)
0
1
1
0
0
e) F = ( a + b ) · (a + b)
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
f) F = a·b·c
1
0
0
1
1
g) F = c · b · a + c·b·a + c · b · a
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
0
0
9. Dibuja la tabla de verdad para las
siguientes funciones, indicando el
número
de
variables
y
las
combinaciones posibles:
a) Tiene 3 entradas y 8 combinaciones:
a
b
c
F
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
a
b
F
1
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
d) Tiene 2 entradas y 4 combinaciones
posibles:
b) Tiene 3 entradas y 8 combinaciones:
a
b
c
F
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
1
Electrónica aplicada - GM
e) Tiene 2 entradas y 4 combinaciones
posibles:
96-142
a
b
F
0
0
0
0
1
1
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
1
0
1
0
1
1
1
1
0
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
f) Tiene 3 entradas y 8 combinaciones
posibles:
a
b
c
F
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
a
b
F=a·b
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
11. Termina la siguiente tabla de
verdad de la función F = a · b:
g) Tiene 3 entradas y 8 combinaciones
posibles:
a
b
c
F
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
0
1
1
0
1
1
1
1
1
10. Dada la siguiente tabla de
verdad
incompleta,
rellena
las
variables
que
tiene
y
sus
combinaciones:
a
b
c
0
0
0
0
0
1
0
1
0
Electrónica aplicada - GM
F
12.
Consulta
la
hoja
de
características de los siguientes
circuitos integrados:
a) 74LS02 b) 74HC02 c) 74LS86 d)
74HC86
Y
responde
preguntas:
a
las
siguientes
•
¿Cuánto
entrada
lógico?
vale la tensión de
cuando hay un 0
•
¿Cuánto
entrada
lógico?
vale la tensión de
cuando hay un 1
•
¿Cuál
es
la
tensión
de
alimentación para cada circuito
integrado?
•
¿Cuánto vale la corriente de
entrada a nivel bajo?
•
¿Cuál
es
el
tiempo
de
propagación de los circuitos
integrados?
•
¿Cuál
97-142
es
el
valor
de
la
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
corriente de cortocircuito de los
circuitos integrados?
•
a) y c) 0,8 V; b) y d) 1,5 V.
•
a) y c) 2 V; b) y d) 3,5 V.
•
a) y c) 5 V; b) y d) entre 2 y 6 V.
•
a) y c) 0,4 mA; b) y d) 20 mA.
•
a) y c) 10 ns; b) y d) 8 ns.
•
a) y c) 1,6 m; b) y d) 1,6 mA.
13. Busca en Internet la hoja de
características de los siguientes
integrados y explica los parámetros
principales de:
a) 74HC02 b) 74HC32 c) 74LS00
Señala, además, a qué tecnología
lógica pertenecen.
Los parámetros más importantes para el
apartado c) son:
•
Tensión comprendida entre 4,5 y 5,5
V.
•
Temperatura entre 0 y 70 ºC.
•
VIH
mín.
= 2,0 V.
•
VIL
máx.
= 0,8 V.
•
VOH mín. = 2,7 V.
•
VOL
•
•
•
Los tiempos de propagación = 8 ns.
•
La potencia disipada por puerta es
de 10 nW.
14. Coge del taller un inyector lógico
y detecta las señales lógicas de los
chips 74LS00 y 74HC00 una vez
montados en el entrenador lógico.
Esta actividad la tienen que hacer los
alumnos en el aula.
15. Explica qué significan las letras
de los chips de la Actividad 12 e
indica qué puertas lógicas son. Una
vez hecho esto, realiza la tabla de
verdad.
Los chips de la actividad 12 son: a) 74LS02
b) 74HC02 c) 74LS86 d) 74HC86.
Las letras LS significan LS (74LSxx): Low
power Schottky.
Las letras HC significan las series 74HC (alta
velocidad) de la familia CMOS.
La tabla de verdad para c) y d) es:
A
B
F=A ⊕ B
0
0
0
Tiempo de propagación medio = 10
ns.
0
1
1
1
0
1
Disipación de potencia = 2 mW, por
función.
1
1
0
máx.
= 0,4 V.
Este chip pertenece a la tecnología TTL.
La tabla de verdad para a) y b) es:
Los apartados a) y b) pertenecen a la
tecnología CMOS y sus parámetros son:
•
La tensión de alimentación varía entre
2 y 6 V.
•
El rango de temperaturas oscila entre
240 y 85 ºC.
•
Los niveles de tensión son: VIL mín. =
3,5 V; VIL máx. = 1,5 V; VOH mín. = 4,95
V.
•
VOL
máx.
= 0,05 V.
Electrónica aplicada - GM
F=
A
B
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
A+ B
16. Detalla las diferencias que
observas
entre
los
circuitos
integrados de las familias lógicas TTL
y las familias lógicas CMOS.
98-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Las siglas TTL significan “Lógica TransistorTransistor” (del inglés: Transistor-Transistor
Logic). En este caso, las puertas están
constituidas por resistencias, diodos y
transistores. Esta familia comprende varias
series, una de las cuales es la 74 Standard y
cuyas características son:
•
Tensión comprendida entre 4,5 y 5,5
V.
•
Temperatura entre 0 y 70 ºC.
•
VIH
mín
•
VIL
máx.
•
VOH mín. = 2,4 V.
•
VOL
•
Tiempo de propagación medio es de
10 ns.
•
Disipación de potencia = 10 mW,
por función.
y comprueba la tabla de verdad.
La tabla de verdad es:
. = 2,0 V.
= 0,8 V.
máx.
= 0,4 V.
Los circuitos integrados CMOS son una
mezcla entre la NMOS, constituida por
transistores de canal N, y la PMOS, cuyo
elemento fundamental es el transistor MOS
de canal P. La familia CMOS básica que
aparece en los catálogos de los fabricantes
es la serie 4 000. Sus características más
importantes son:
•
Los niveles de tensión son: VIL mín. =
3,5 V; VIL máx. = 1,5 V; VOH mín. = 4,95
V; VOL máx. = 0,05 V.
9. d)
17. Dado el siguiente montaje de un
circuito integrado 74LS86, conecta
una sonda lógica a la salida del chip
Electrónica aplicada - GM
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
4. c)
7. b)
La potencia disipada por puerta es
de 10 nW.
0
3. c)
El rango de temperaturas oscila entre
240 y 85 ºC.
•
0
2. d)
•
Los tiempos de propagación varían
inversamente con la tensión de
alimentación, siendo de 60 ns para 5
V y de 30 ns para 10 V.
F =A ⊕ B
1. c)
5. b)
•
B
Test de repaso
La tensión de alimentación varía entre
3 y 18 V.
•
A
6. d)
8. a)
10. c)
11. b)
12. a)
Comprueba tu aprendizaje
Manejar los diferentes sistemas
de numeración y los postulados
99-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
de Boole
1. Pasa los siguientes
decimales a binarios:
números
4. Pasa los siguientes
hexadecimales a binarios:
a) 789.
a) 87D.
b) 657.
b) 8B.
c) 312.
c) 34A.
d) 24.
d) 55CB.
e) 16.
a) 100001111101.
a) 1100010101.
b) 10001011.
b) 1010010001.
c) 1101001010.
c) 100111000.
d) 101010111001011.
números
d) 11000.
5. Pasa los siguientes números
decimales a hexadecimales:
e) 10000.
2. Pasa los siguientes
binarios a decimales:
números
a) 675.
b) 45.
a) 100101.
c) 9.
b) 11100.
d) 89.
c) 1110.
e) 16.
d) 0011.
f) 14.
e) 0101.
a) 2A3.
a) 37.
b) 2D.
b) 28.
c) 9.
c) 14.
d) 59.
d) 3.
e) 10.
e) 5.
f) E.
3. Pasa los siguientes
binarios a hexadecimales:
números
6. Pasa los siguientes números
hexadecimales a decimales:
a) 1000111.
a) 78B.
b) 111000.
b) 678.
c) 110101
c) 10.
d) 11010101.
d) 07.
e) 111111.
e) 9B.
a) 47.
a) 1931.
b) 38.
b) 1656.
c) 35.
c) 16.
d) D5.
d) 7.
e) 3F.
e) 155.
Electrónica aplicada - GM
100-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
7. Aplica los postulados de Boole en
las siguientes funciones:
a) F = a + b · (a + b)
b) F = a · (a · a ) + b · ( a + b ) · a + b
c) F = a · 0 + b · b + 0 · a
e) F = a·b·(a ⊕ b)·c
⊕
b)
a) F = a + b
b) F = b
0
0
1
1
1
b) La función es F = A ⊕ B ; la tabla de
verdad:
d) F = a + b · (a + b)
f) F = a + b + c · (a + b) · (a
1
A
B
F = A⊕B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
c) La función es F = A ⊕ B ; la tabla de
verdad:
c) F = b
d) F = 0
e) F = a + b + ( a ⊕ b) + c
A
B
F = A⊕ B
f) F = 0
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
Identificar las funciones lógicas
básicas
8. Obtén la función lógica y la tabla
de verdad de las siguientes puertas
lógicas:
9. Indica a qué puertas pertenecen
las siguientes funciones lógicas y pon
el símbolo lógico de cada una de
ellas.
a) F = a · b d) F = a ⊕ b
b) F = a·b
e) F = a + b
c) F = a
f) F = a ⊕ b
a) Puerta AND:
a) La función es F = A · B; la tabla de
verdad:
A
B
F = A·B
0
0
0
0
1
0
Electrónica aplicada - GM
b) Puerta NAND:
c) Puerta NOT:
101-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
d)
d) Puerta X-OR:
11. Obtén, del ejercicio anterior, las
tablas de verdad.
a)
e) Puerta NOR:
f) Puerta X-NOR:
B
F=A+B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
a
b
F=a·b
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
b)
10. Obtén el símbolo lógico de las
siguientes funciones:
a) F = a + b. c) F = a .
A
c)
b) F = a · b. d) F = ( a ⊕ b ).
a)
A
F
0
1
1
0
d)
b)
c)
A
B
F = A⊕ B
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
1
12. Dados los siguientes chips,
identifica de qué puerta se trata,
móntalas en un entrenador y
construye su tabla de verdad:
Electrónica aplicada - GM
102-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
A
B
F=A·B
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
c) Puerta NOR:
a) Puerta OR:
B
0
0
1
0
1
0
1
0
0
1
1
0
Su tabla de verdad:
A
B
F =A + B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
1
d) Puerta X-OR:
b) Puerta AND:
Su tabla de verdad:
Electrónica aplicada - GM
103-142
F=
A
A+ B
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
A
B
F = A⊕B
0
0
0
0
1
1
1
0
1
1
1
0
salida a nivel alto.
13. Dadas las siguientes placas de
ordenador, identifica los circuitos
integrados que tienen:
Chip
s
Chip
s
Analizar los parámetros de las
principales familias lógicas
14.
Busca
en
Internet
las
características del fabricante de los
integrados vistos hasta ahora y
explica
los
parámetros
fundamentales de cada uno de ellos.
Las características de los TTL Standard:
•
Tensión comprendida entre 4,5 y 5,5
V.
•
Temperatura entre 0 y 70 ºC.
•
VIH mín. = 2,0 V; tensión mínima de
entrada a nivel alto.
•
VIL máx. = 0,8 V; tensión máxima de
entrada a nivel bajo.
•
VOH
mín.
= 2,4 V., tensión mínima de
Electrónica aplicada - GM
•
VOL máx. = 0,4 V; tensión máxima de
salida a nivel bajo.
•
Tiempo de propagación medio es de
10 ns.
•
Disipación de potencia = 10 mW,
por función.
Las características más importantes de los
CMOS serie 4 000:
•
La tensión de alimentación varía entre
3 y 18 V.
•
El rango de temperaturas oscila entre
240 y 85 ºC.
•
Los niveles de tensión son: VIL mín. =
3,5 V; VIL máx. = 1,5 V; VOH mín. = 4,95
V; VOL máx. = 0,05 V. Los tiempos de
propagación varían inversamente
con la tensión de alimentación,
siendo de 60 ns para 5 V y de 30 ns
para 10 V.
•
La potencia disipada por puerta es
de 10 nW.
15. Explica las características ideales
de los circuitos integrados.
Las características ideales de los circuitos
integrados son:
•
Alta velocidad de propagación.
•
Mínimo consumo.
•
Bajo coste.
•
Máxima inmunidad al ruido y a las
variaciones de temperaturas.
16. Analiza la hoja de características
de un circuito integrado 74LS00 y de
un integrado 74HC00, y detalla las
diferencias que encuentras en los
parámetros característicos.
Circuito integrado 74LS00:
•
Tensión de alimentación 5 V.
•
Tiempo de propagación de 10 ns.
104-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
•
VIH
mín.
= 2,0 V.
•
VIL
máx.
= 0,8 V.
•
VOH mín. = 2,7 V.
•
VOL
máx.
= 0,4 V.
Circuito integrado 74HC00:
•
Tensión de alimentación de 2 a 6 V.
•
Tiempo de propagación de 8 ns.
•
VIL mín. = 3,5 V; VIL
mín. = 4,95 V;
•
VOL
Realizar
digitales
máx.
máx.
= 1,5 V; VOH
= 0,05 V.
medidas
en
circuitos
17. Comprueba el funcionamiento del
siguiente circuito con ayuda de una
sonda lógica:
Este ejercicio lo tienen que realizar los
alumnos en el aula.
Electrónica aplicada - GM
105-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 13. Análisis de circuitos combinacionales
Actividades
1.
Contesta
preguntas:
a
las
a) ¿Qué entendemos
lógica?
siguientes
por función
resultado de la función lógica para cada uno
de los posibles valores de entrada recibe el
nombre de tabla de verdad del circuito.
2. Obtén la tabla de verdad y la
expresión algebraica de la función:
b) ¿Qué es el término canónico de
una función?
c) ¿Cómo podemos definir minterm?
La tabla de verdad es:
d) ¿Para qué sirve la tabla de verdad
de un circuito lógico?
a) Todo circuito lógico viene caracterizado
por una expresión, función de las variables
de entrada, que nos indica las operaciones
que hay que efectuar para obtener la salida
del circuito.
Esta salida se obtiene para cada una de las
posibles combinaciones que podemos
obtener con las variables de entrada.
Teniendo en cuenta que estamos trabajando
con parámetros binarios, la cantidad de
valores que puede tomar la salida será igual
a 2 (número de variables de entrada).
La
ecuación
que
caracteriza
el
comportamiento del circuito recibe el nombre
de función lógica.
b) En una función lógica, el término canónico
es aquel en el que aparecen todas las
variables de entrada. Cuando en una
función figuran en todos sus términos todas
las variables de entrada, se dice que está
dada en forma canónica.
c) Minterm son aquellos términos para los
cuales la salida de la función vale 1. Se
expresan como producto de las variables de
entrada, que serán en forma directa cuando
valgan 1, y complementadas cuando valgan
0.
b
a
S
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
La expresión algebraica es:
S = cb a + cba + cba + cba
3. Simplifica las siguientes funciones
lógicas utilizando los mapas de
Karnaugh:
Función S:
La expresión canónica de la función vendrá
dada como suma de productos.
s = d a + d cb + dcb + dcb + cba
d) La representación en forma de tabla del
Electrónica aplicada - GM
c
106-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
ba
ba
00
c
10
11
1
0
00
1
ba
10
1
00
10
1
1
1
1
1
1
1
01
1
1
Función
V:
v = cb + ba + cba
1
01
1
1
1
01
1
1
1
1
1
ba
01
11
1
1
Función Z: z = a
11
1
10
11
1
0
10
00
11
c
00
00
10
1
dc
01
dc
11
01
1
Función Y: y = a
4. Busca en Internet alguna de las
herramientas informáticas que se
han creado para resolver mapas de
Karnaugh y comenta sus principales
características. Cita al menos tres
ejemplos e indica las diferencias que
observes con arreglo a la explicación
teórica de la unidad.
Karnaugh Map Minimizer es un programa
gratuito, con propósitos educativos, que nos
permitirá resolver mapas de Karnaugh de
hasta 8 variables, y nos presentará
resultados en producto de sumas o suma de
productos, junto a su correspondiente tabla
de verdad.
Karnaugh Map es una utilidad matemática,
más concretamente algebraica, cuya misión
es esencial para poder reducir a la mínima
expresión
toda
clase
de
funciones
algebraicas booleanas. De esta manera,
gracias a Karnaugh Map, ya no hace falta
resolver los diferentes diagramas con papel y
bolígrafo, pues con solo indicar los valores
que componen cada diagrama, mostrará la
correspondiente
función
minimizada.
Karnaugh Map es un programa gratuito.
WinLogiLab permite simplificar mapas de
Karnaugh.
La diferencia se encuentra en la colocación
Electrónica aplicada - GM
107-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
de las variables para la simplificación.
5. Termina de completar la tabla de
verdad del Caso práctico 7 con los
datos que se aportan en él.
La función lógica es: F = (
7. Consulta la hoja de características
de
un
decodificador
7448
y
compárala con el 7447. ¿Cuáles son
las diferencias fundamentales?
La tabla del 7447:
c·b)(c + a )
c
b
a
S
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
6. Dibuja el esquema eléctrico
correspondiente a las siguientes
funciones lógicas:
Los parámetros más importantes del 7447
son:
S = [( c + b + a ) + ( c b)] (b + a )
Y = ( b + a)(c + a )
Circuito de la función S:
Circuito de la función Y:
Electrónica aplicada - GM
108-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
un 74145. Analiza su tabla de
verdad y explica brevemente cómo
funciona dicho circuito.
Es un decodificador BCD a decimal; tiene
cuatro entradas y diez salidas. En sus
entradas recibe un número binario
codificado en BCD y en la salida activa la
línea del número decimal correspondiente a
esa combinación.
Su tabla de verdad es:
Los parámetros fundamentales del 7448 son:
9. Analiza el funcionamiento
codificador 74148.
del
a) Busca la tabla de verdad del
circuito integrado en Internet.
Las diferencias están en VIL e IoL, entre otras.
b) Analiza su funcionamiento con la
tabla de verdad en el simulador
comentado al principio de la unidad.
Cada entrada del chip conduce a un
interruptor y cada salida a un diodo
LED, para comprobar cuándo están a
0 (diodo apagado) o a 1 (diodo
encendido).
a) La tabla de verdad es:
8. Busca la hoja de características de
Electrónica aplicada - GM
109-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Es la misma tabla de verdad y funcionan
igual.
b) Se pueden utilizar para display de ánodo
común o para display de cátodo común.
c) Las diferencias están en VOH, es decir, en
los parámetros.
b) El montaje del circuito a comprobar es el
siguiente:
11. Analiza la hoja de características
del circuito integrado 5485. Compara
la tabla de verdad con la del 7485.
¿Son iguales?, ¿en que se diferencian
ambos circuitos?
Las tablas de verdad son iguales; las
diferencias están en la serie. La serie 54
presenta las mismas características que la
serie 74, con la diferencia de que la
temperatura de trabajo está comprendida
entre 255 ºC y 125 ºC. Esta serie se utiliza
en aplicaciones espaciales. La tabla de
verdad es:
10. Busca en Internet la hoja de
características de un decodificador
74xx48, para la familia lógica TTL y
para la familia lógica CMOS.
a) ¿Tienen la misma tabla
verdad? ¿Funcionan igual?
de
b) ¿Para qué tipo de display se
puede utilizar cada uno de ellos?
c) ¿Qué diferencias encuentras entre
los integrados de las dos familias?
a) La tabla de 74LS48 (TTL) y de 74HC48es:
12. Analiza el funcionamiento del c.
i. 74138 a partir de su hoja de
características y haz un breve
resumen con los datos obtenidos.
Su tabla de verdad es:
Electrónica aplicada - GM
110-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Comprueba tu aprendizaje
Obtener la función lógica de un
circuito digital
1. Obtener la función lógica y la
tabla de verdad de los siguientes
circuitos (Figs. 13.30, 13.31 y 13.32):
Es un decodificador con tres entradas y ocho
salidas; también puede actuar como
demultiplexor.
Test de repaso
1. a)
Fig. 13.30:
F = (C + D) · (AB) = ABC + ABD
2. d)
3. a)
4. b)
5. d)
6. b)
A
B
C
D
F
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
7. d)
0
1
0
0
0
8. c)
0
1
0
1
0
9. a)
0
1
1
0
0
10. a)
0
1
1
1
0
11. d)
1
0
0
0
0
1
0
0
1
0
Electrónica aplicada - GM
111-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
1
0
1
0
0
1
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
2. Obtener el esquema lógico de
cada una de las siguientes funciones:
F = A · (B + C)
Fig. 13.31:
F = CB + BA = ( CB )( B + A) = CB A
A
B
C
F
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
0
F = AB + CD
F = AB + C
Fig. 13.32:
F = ( C + CB ) + B A = C (C + B) + B A =
= C B + BA
A
B
C
F
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
0
Electrónica aplicada - GM
F = A + B + C D + CD
112-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Simplificar expresiones lógicas
mediante diferentes métodos
L= A BC + ABC + ABC + A BC + A BC + ABC
3. Un motor es controlado mediante
tres pulsadores: A, B y C. Las
condiciones de funcionamiento del
motor son las siguientes:
La función simplificada:
•
Si se pulsan los tres pulsadores
el motor se activa.
•
Si se pulsan dos pulsadores
cualesquiera, el motor se
activa pero se enciende una
lámpara adicional como señal
de emergencia.
•
Si solo se pulsa un pulsador, el
motor no se activa pero se
enciende
la
lámpara
de
emergencia.
•
Si
no
se
pulsa
ningún
interruptor, ni el motor ni la
lámpara se activan.
Se pide:
•
Tabla
de
verdad
de
funcionamiento del circuito.
•
Función lógica del circuito
simplificada por Karnaugh.
•
Esquema eléctrico del circuito.
M = ABC + ABC + ABC + ABC
L = A ⊕ B + ABC + ABC
M = C ( A ⊕ B ) + AB
4. Dibujar los esquemas del punto 1
utilizando
la
simbología
según
norma ANSI / IEEE 91-1984.
Circuito 1:
C
D
B
A
La tabla de verdad es:
A
B
C
L
M
0
0
0
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
0
0
1
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
0
1
Circuito 2:
C
B
A
Circuito 3:
C
La función lógica es:
B
Electrónica aplicada - GM
A
113-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
1
5. Realizar un circuito digital con 4
líneas de entrada codificadas en
BCD, y dos líneas de salida que
funcione de la siguiente manera:
•
S1 = 1, si en la entrada hay un
número múltiplo de 2.
•
S2 = 1, si en la entrada hay un
número que no corresponda al
código BCD.
•
En cualquier otra situación las
salidas serán 0.
Se pide:
•
Tabla de verdad del circuito.
•
Función lógica simplificada por
Karnaugh.
•
Esquema eléctrico del circuito.
•
Lista
de
los
integrados
necesarios para realizar el
montaje del mismo.
1
1
1
0
1
La función lógica:
S1= ABC D + ABC D + ABC D + ABC D + ABC D
S2= ABCD+ ABCD+ ABCD+ ABCD+ ABCD+ ABCD
La función simplificada:
S1 = BC D + AB D + ABC D
S2 = A BC + AB
Necesitamos los siguientes
7400, 7432 y 7404.
integrados:
El esquema del circuito es el siguiente:
La tabla de verdad:
A
B
C
D
S1
S2
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
0
0
1
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
1
1
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
0
0
1
Electrónica aplicada - GM
6. Realiza el montaje en el simulador
digital de la última función del
ejercicio 2. Para ello:
a) Haz una lista de los integrados
necesarios para su realización.
b) Comprueba su tabla de verdad
realizando la simulación del circuito.
a) El montaje del circuito y los números de
los integrados se pueden ver en la figura.
b) La comprobación se hace ejecutando la
simulación y poniendo todas las posibles
combinaciones de las variables de entrada
con los interruptores.
114-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
g) Forma canónica.
a) Circuito combinacional:
Los circuitos combinacionales son aquellos
que se realizan mediante la combinación de
las puertas lógicas y se caracterizan por los
valores de sus salidas que dependen
exclusivamente de las variables de entrada,
es decir, son independientes de lo que haya
ocurrido previamente en el circuito.
b) Álgebra de Boole:
7. Investiga cómo funciona el método
de simplificación de Quine-McCluskey
comentado en el tema y haz un
breve resumen en el que aparezcan:
a) Características especiales.
b) Cuándo es apropiado utilizarlo.
c) Ventajas
método.
e
inconvenientes
del
a) Permite la simplificación de funciones
lógicas de cualquier número de variables.
b) Se utiliza para diseñar aplicaciones
informáticas en las que se necesiten obtener
funciones simplificadas.
c) Óptima de funciones simultáneas
booleanas que comparten el mismo conjunto
de variables de entrada. Se muestra como la
minimización global, en comparación con
las implementaciones clásicas, obtiene una
solución de menor costo a la obtenida
mediante la combinación de la minimización
óptima individual de cada función.
Se puede obtener más información del
método en la página Web:
http://www.utp.edu.co
8. Define los siguientes términos:
a) Circuito combinacional.
b) Álgebra de Boole.
c) Multiplexor.
d) Decodificador.
e) Función lógica.
f) Minterm.
Electrónica aplicada - GM
Es un método de simplificación de funciones
por el álgebra de Boole. Su inconveniente
es que no es algo sistemático, sino que se
basa en el perfecto conocimiento de los
teoremas y postulados y en la experiencia
previa. Esto hace que sea un método poco
aplicado, aunque útil en algunas ocasiones
concretas.
c) Multiplexor:
Son circuitos capaces de seleccionar, y dejar
pasar a su única salida, la información de
aquella entrada que esté seleccionada a
través de unas líneas de control. Son
circuitos selectores de datos.
d) Decodificador:
Los decodificadores son circuitos que
interpretan los códigos que reciben en sus
entradas y proporcionan la salida según
hayan sido diseñados.
e) Función lógica:
La
ecuación
que
caracteriza
el
comportamiento del circuito recibe el nombre
de función lógica.
f) Minterm:
Son aquellos términos para los cuales la
salida de la función vale 1. Se expresan
como producto de las variables de entrada
que serán en forma directa cuando valgan 1
y complementadas cuando valgan 0. La
expresión canónica de la función vendrá
dada como suma de productos.
g) Forma canónica:
En una función lógica, el término canónico
es aquél en el que aparecen todas las
115-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
variables de entrada. Cuando en una
función figuran en todos sus términos todas
las variables de entrada, se dice que está
dada en forma canónica.
a las siguientes preguntas:
Reconocer el comportamiento de
los circuitos combinacionales y
manejar circuitos integrados
c) ¿Qué tipo de lógica utilizan?
9. Busca en Internet ejemplos de
integrados de los principales bloques
combinacionales que hemos visto en
la unidad. Recopila en una carpeta
en tu ordenador las hojas de
características para poder utilizarlas
cuando
necesites
hacer
algún
montaje.
a) ¿De qué tipo de circuito se trata en
cada caso?
b) ¿Qué tipo de prioridad tienen en
función de su tabla de verdad?
d)
¿Cuál
es
alimentación?
su
¿Pertenecen a la
lógica?, ¿cuál es?
tensión
misma
de
familia
a) Es un codificador 8 entradas y tres
salidas.
b) Según esta tabla de verdad tienen
prioridad a la entrada de mayor peso.
Este ejercicio lo tienen que realizar los
alumnos en el aula. La página Web que
pueden consultar es:
www.datasheetcatalog.org
10. Realiza el esquema de la Figura
13.33, correspondiente al chip 7485
en un simulador, y comprueba su
funcionamiento.
c) Utilizan la lógica negativa.
d) Su tensión de alimentación es de 5 voltios.
Pertenecen a la misma familia lógica - la
familia TTL.
El montaje en el simulador digital queda de
la siguiente manera:
12. En la Figura 13.34 tienes el
circuito integrado 74151. Completa
su tabla de verdad a partir de los
datos obtenidos en la hoja de
características del mismo.
11. Busca la hoja de características
de los c. i. 74147 y 74148. Responde
Electrónica aplicada - GM
116-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
a) Explica la misión que tiene cada
una de las patillas (entradas y
salidas).
b) Dibuja el esquema del circuito.
c) Monta en el simulador el c. i. y
comprueba el funcionamiento de su
tabla de verdad. Para ello simula las
líneas
de
entrada
con
los
interruptores.
El símbolo lógico es:
c) El montaje del c. i.:
La tabla de verdad es:
13. Busca la hoja de características
del c. i. 7448. Realiza el esquema de
un display sobre la placa BOARD.
Para ello:
a) Elige el display adecuado. Justifica
la respuesta.
b) ¿De qué valor habría que poner
los resistores?
a) Se trata de un multiplexor con ocho
entradas de datos. Las patilla de entrada van
desde D0 a D7 (I0 a I7) son los datos de
entrada; A, B, C (S0, S1, S2) son las entradas
de control o de selección; las salidas son Y
(Z) y la negada de Y que es W (Z)
b) El esquema del circuito:
c) Comprueba el funcionamiento del
circuito
cuando
a
la
entrada
introduzcas las combinaciones 1001
y 0101. ¿Qué número se obtiene?
a) Se ha elegido el display de cátodo
común. Hay que conectarlo a GND (se
puede utilizar también el de ánodo común,
que se conecta a Vcc, pero en la simulación
hemos utilizado este porque el resultado es
el mismo).
b) El valor de los resistores debería ser de
330 Ω.
c) Se obtienen
respectivamente.
el
nueve
y
el
El esquema sobre una placa BOARD:
Electrónica aplicada - GM
117-142
cinco
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
códigos distintos del binario y proporcionar
una determinada salida.
d) Pertenece a la familia TTL. Su tensión de
alimentación es de 5 V.
14. Obtén la hoja de características
del circuito integrado 74154 y
contesta a las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué hace este circuito?
b) ¿Qué tipo de lógica utiliza según
los valores de las entradas y salidas
que ves en la tabla de verdad?
c) Cita dos ejemplos de posibles
aplicaciones que podrías realizar con
este integrado.
Los parámetros más importantes son:
d) ¿A qué familia lógica pertenece
según los datos obtenidos de su hoja
de características? ¿Cuál es su
tensión de alimentación?
a) Se trata de un decodificador 4 entradas y
16 salidas que también puede actuar como
demultiplexor, como vemos en la hoja de
características.
b) Utiliza la lógica negativa de salida y
positiva de entrada. La tabla de verdad:
c) Decodificadores binarios son aquellos
circuitos que trabajan con números
codificados en binario en su entrada.
Decodificadores
decodificadores
especiales son aquellos
capaces de descifrar
Electrónica aplicada - GM
118-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 14. Análisis de circuitos secuenciales
Actividades
1. Obtén la señal de salida del
cronograma que tienes en la figura
de al lado y responde a las
siguientes cuestiones:
a) ¿Cuál es la tabla de verdad de
este biestable?
b) Dibuja el símbolo del mismo e
indica con qué tipo de flanco
conmuta.
La señal obtenida en la salida Q está
marcada en rojo. El biestable conmuta en los
flancos de subida.
2. En la Figura 14.18 tienes el
cronograma de un biestable D.
Obtén el valor de la salida Q,
suponiendo que el biestable partía
con Q = 0.
a) La tabla de verdad es:
El valor de la salida Q es:
b) El símbolo es:
3. Busca en Internet los esquemas de
los diferentes tipos de biestables que
hemos estudiado, y cómo se pueden
realizar
con
puertas
lógicas.
Investiga también cómo se puede
convertir un biestable RS en un
biestable JK.
Además del RS que hemos visto en la
unidad, podemos obtener:
•
Electrónica aplicada - GM
119-142
JK con puertas:
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
•
•
•
•
D con puertas:
RS síncrono por nivel:
D síncrono por nivel:
D sincronizado por flanco de subida:
4. Consulta la hoja de características
del circuito integrado y haz una lista
con los principales parámetros del
circuito, teniendo en cuenta lo
explicado en el Caso práctico 4.
A la hora de trabajar con un circuito
integrado de biestables debemos considerar:
•
Tensión de entrada a nivel bajo y a
nivel alto.
•
Tensión de salida a nivel alto y nivel
bajo.
•
Corrientes de entrada y salida a nivel
alto y bajo.
Es importante también fijarse en la tensión
de alimentación, que va a depender de la
familia lógica con la que estemos
trabajando.
5. Obtén los valores de las corrientes
y tensiones de entrada, a nivel bajo
y a nivel alto, de un circuito
integrado 74279 a partir de su hoja
de características.
Los parámetros pedidos los podemos ver en
la siguiente tabla:
La conversión de un biestable RS en un JK:
Electrónica aplicada - GM
120-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Las señales vistas en el analizador lógico son
las siguientes:
6. Realiza un contador asíncrono
ascendente cuya secuencia de cuenta
sea de 0 a 15. Dibuja el esquema
correspondiente e incorpora un
pulsador para resetear el contador
cuando se desee (fíjate para ello en
el Caso práctico 5).
El esquema del circuito es:
7. ¿Cuántos biestables necesitarías
para hacer un circuito que divida la
frecuencia de la señal de entrada por
16?
Para hacer un circuito que divida la
frecuencia de la señal de entrada por 16 se
necesitan cuatro biestables.
7. Realiza la simulación del circuito
anterior en NI MULTISIM y conecta un
analizador lógico para visualizar las
formas de onda que se producen en
cada una de las salidas Q del
contador.
8. Dibuja el esquema del circuito que
realiza esta división.
El esquema del circuito es el siguiente:
U5
XFG1
El esquema del circuito en NI MULTISIM es:
2.5 V
U1
SET
J
J
K
5V
121-142
U4
SET
SET
Q
J
Q
J
CLK
CLK
~Q
RESET
K
~Q
RESET
K
CLK
JK_FF
VCC
U3
SET
Q
~Q
RESET
CLK
K
Electrónica aplicada - GM
U2
JK_FF
JK_FF
Q
~Q
RESET
JK_FF
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
9. Analiza la hoja de características
de un contador 74193, y contesta a
las siguientes cuestiones:
a) ¿Lleva carga del valor inicial de
cuenta?
b) ¿Con qué valores son activas las
entradas asíncronas?
c) Dibuja el diagrama del patillaje del
integrado y explica, en función de su
tabla de verdad, su funcionamiento
básico.
a) Sí, lleva carga a través de la entrada
LOAD.
b) La entrada CLEAR es activa con valor 1, y
la entrada LOAD es activa con valor 0.
c) Se trata de un contador síncrono
UP/DOWN. Su funcionamiento lo podemos
comprobar en el siguiente cronograma:
Test de repaso
1. b)
2. a)
3. a)
4. c)
5. a)
10. Monta en el simulador un
contador 7492 y a continuación
comprueba su funcionamiento como
contador ascendente.
Añade las puertas lógicas necesarias
para detener la cuenta en 5, y
comprueba
que
funciona
correctamente (después de que
llegue dicho número, el contador
debe volver a 0).
El esquema del montaje es el siguiente:
6. b)
7. b)
8. a)
9. b)
10. a)
11. a)
Comprueba tu aprendizaje
Representar
secuenciales
Electrónica aplicada - GM
122-142
los
circuitos
mediante
la
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
simbología adecuada
1. Pon la tabla de verdad de cada
uno de los biestables que ves
representado por su símbolo e indica
de qué tipo de biestables se trata.
a) Biestable RS asíncrono:
La tabla de verdad es la siguiente:
3. Dada la siguiente tabla de verdad,
justifica a qué biestable de los
estudiados a lo largo de la unidad
pertenece.
b) Biestable RS síncrono por los flancos de
bajada:
c) Biestable D síncrono:
2. Dibuja el símbolo y coloca la tabla
de verdad de un biestable JK
síncrono, activo con los flancos de
bajada de la señal de reloj, y con
entradas de PRESET y CLEAR.
Electrónica aplicada - GM
La tabla corresponde a un biestable JK
síncrono que cambia de valor en los flancos
de subida. Cuando tienen un nivel fijo (0 ó
1) no conmuta, según vemos en la parte de
abajo de la tabla de verdad, mientras que se
producen los cambios cuando llegamos al
nivel lógico 1 (flanco de subida).
Relacionar las entradas y salidas
en los circuitos secuenciales
4.
Completa
cronogramas.
a)
123-142
los
siguientes
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Verificar el funcionamiento de los
circuitos secuenciales
5. Completa el diagrama de tiempos
del circuito de la Figura 14.48 y
explica de qué tipo de circuito se
trata, en función de su esquema
eléctrico
El circuito es un contador.
1
Electrónica aplicada - GM
124-142
2
3
4
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
6.
Dibuja
el
esquema
correspondiente a un divisor de
frecuencia de tres bits y completa su
diagrama de tiempos.
La imagen del analizador:
El esquema del divisor es:
VCC
5V
XFG1
U1
U2
SET
J
U3
SET
Q
J
CLK
K
~Q
RESET
SET
Q
J
CLK
CLK
K
~Q
RESET
K
JK_FF
JK_FF
Q
~Q
RESET
JK_FF
Su diagrama de tiempos es:
Montar
o
simular
digitales secuenciales
circuitos
7. Realiza la simulación en el
ordenador del circuito del ejercicio 5.
Conecta a su salida un analizador
lógico y comprueba que el diagrama
de tiempos que te da coincide con el
que has obtenido teóricamente.
8. Realiza el montaje en una placa
BOARD del circuito propuesto en el
ejercicio 6 y comprueba, conectando
un osciloscopio en la salida del
mismo, cuál es el valor de la señal
que se obtiene. Introduce como señal
de
reloj
una
onda
cuadrada
(proporcionada por el generador de
señales o por la señal de reloj del
entrenador digital) que tenga una
frecuencia de 800 Hz.
El montaje del circuito sería:
El esquema del circuito es:
Electrónica aplicada - GM
125-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
9. Simula el siguiente circuito en el
ordenador:
a) Conecta cada salida de los
biestables en un analizador lógico y
comprueba su diagrama de tiempos.
Introduce una señal de reloj de 10 Hz
(utiliza en el simulador un generador
de señales para poder ponerla).
b) Conecta las salidas a un display
de siete segmentos y observa los
resultados
que
se
visualizan.
Comenta los resultados que se
obtienen, justificando tus respuestas.
El número de biestables del circuito marca el
valor por el que se divide la frecuencia de la
señal de reloj: el número por el que se divide
la frecuencia es 2n.o de biestables. En este
caso tenemos cuatro biestables.
10. Simula los circuitos de las Figuras
14.41 y 14.44. Conecta a la salida
un analizador lógico y comprueba
que el cronograma que obtienes es
igual
al
que
has
calculado
teóricamente.
El circuito de la Figura 14.41:
a) La simulación del circuito es la siguiente:
b) En el display podemos ver la secuencia de
cuenta del circuito.
El circuito de la Figura 14.44: no podemos
simular adecuadamente las señales J y K en
el ordenador. Sería más conveniente
montarlo físicamente en una placa BOARD.
Electrónica aplicada - GM
126-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
11. Monta en el simulador el circuito
de la Figura 14.42. Conecta un
analizador lógico y comprueba su
cronograma. ¿Qué hace la puerta
AND conectada a la entrada?
La puerta AND multiplica la señal de reloj
con la salida del biestable, y lo introduce
como entrada del circuito.
Electrónica aplicada - GM
127-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 15. Conversión analógica-digital
Actividades
nui/Jen2002/Cac171_176.pdf
1. Indica la frecuencia a la que hay
que muestrear una señal cuya
frecuencia máxima es de 30 kHz.
4. En el siguiente enlace puedes
obtener la hoja de características del
ADC 0804 fabricado por la empresa
Intersil:
Según el teorema de Nyquist será el doble
de esta frecuencia máxima - 60 kHz.
2. ¿Cuántos escalones tendrá un
cuantificador que codifica sus señales
de salida con 5 bits?
El cuantificador tendrá 32 escalones: 25 =
32.
3. En el siguiente link puedes
consultar la hoja de características
del
conversor
DAC0800:
http://www.datasheetcatalog.net/es
/datasheets_pdf/D/A/C/0/DAC0800.
shtml
a) Busca en ella los parámetros que
hemos comentado en el apartado 2
de la unidad.
b)
Busca
en
Internet
alguna
aplicación que utilice un conversor
del modelo citado.
http://www.datasheetcatalog.com/d
atasheets_pdf/
A/D/C/0/ADC0804.shtml
Consulta
los
datos
que
nos
proporciona el integrado y contesta a
las siguientes preguntas:
a) ¿Con qué microprocesadores es
compatible?
b) ¿Con qué familia lógica
compatible su salida digital?
es
c) Explica el tipo de reloj que utiliza
el conversor.
d) ¿Cuál es el tiempo de conversión?
e) ¿Cuánto
conversión?
vale
el
error
de
f) ¿Qué tipo de encapsulado utiliza?
g) ¿Cuál es
conversor?
la
resolución
del
a) Los parámetros son:
a) Es compatible con los microprocesadores
de 8 bit, derivados del microprocesador
8080.
b) Es compatible con CMOS y TTL.
b) Este integrado se utiliza mucho en
sistemas de adquisición de datos. Un
ejemplo se puede ver en el siguiente link:
http://bioinfo.uib.es/~joemiro/aenui/procJe
Electrónica aplicada - GM
c) El conversor lleva un generador de reloj
interno en el chip.
d) El tiempo de conversión es de 100 µs.
e) El error de conversión es:
128-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
± 1/4 LSB, ± 1/2 LSB y ± 1 LSB.
1. a)
f) El encapsulado que utiliza es:
2. a)
3. b)
4. a)
5. b)
6. a)
7. a)
8. b)
g) La resolución del conversor es de 8 bit.
9. d)
5. Consulta la hoja de características
del conversor DAC101C085 y realiza
un resumen de sus principales
características tales como:
a) Resolución del conversor.
b) Compatibilidad con las familias
lógicas a la hora de utilizarlo.
c)
Valores
de
alimentación, etc.
la
tensión
de
10. b)
11. d)
Comprueba tu aprendizaje
Digitalizar una señal analógica
1. En un sistema de telefonía móvil,
se quiere convertir la señal analógica
recibida,
que
llega
con
una
frecuencia de 1 MHz, a una señal
digital. Contesta a las siguientes
preguntas:
a) ¿A qué valor de frecuencia, según
el teorema de Nyquist, habría que
muestrear la señal?
b) Si queremos dejar un margen de
seguridad en el muestreo del 10%,
¿cuál sería el valor de la nueva
frecuencia de muestreo?
a) La resolución del conversor es de 10 bits.
b) Es compatible con TTL y CMOS.
c) La tensión de alimentación es: de 2,7 a
5,5 V.
Test de repaso
Electrónica aplicada - GM
c) ¿Cuál sería el periodo de muestreo
del primer apartado?
a) Hay que muestrear la señal a 2 MHz.
b) El valor de la nueva frecuencia sería de
2,2 MHz.
c) El periodo de muestreo del primer
apartado sería de 5 µs.
2. Realizando medidas sobre una
señal analógica observamos que se
129-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
han tomado 30 000 muestras en un
intervalo de 10 minutos, ¿a qué
frecuencia se ha muestreado esta
señal? Si suponemos que la señal se
ha muestreado a la frecuencia de
Nyquist, ¿cuál es el valor de la
máxima frecuencia que tiene dicha
señal?
DAC.
5. Explica a qué corresponde el
siguiente diagrama de bloques. Pon
el nombre a cada uno de ellos y
comenta
brevemente
para
qué
sirven.
10 minutos equivalen a 600 segundos. Si se
han tomado 30 000 muestras en el intervalo,
el número de muestras por segundo será 30
000/600 = 50 muestras por segundo, y por
tanto, la frecuencia será 50 Hz.
La frecuencia máxima de la dicha señal es
de 25 Hz.
Reconocer
los
parámetros de la
analógica-digital
principales
conversión
3. Explica a qué corresponde la
siguiente gráfica:
El diagrama corresponde a la digitalización
de una señal de sonido captada con un
micrófono. El primer bloque es un
preamplificador, el segundo bloque es un
filtro y el último bloque es la etapa de
conversión analógica-digital.
6. Realiza un diagrama de bloques
correspondiente a un reproductor de
CD de sonido. Para ello, ten en
cuenta que la señal almacenada en
el CD está en formato digital, y que
debemos oír la música por los
altavoces.
Es la gráfica de un cuantificador. A cada
rango de valores analógicos de la señal le
asigna un código binario.
El diagrama de bloques de un reproductor
de CD de sonido:
4. Explica a qué corresponde la
siguiente gráfica:
Es la asignación de valores analógicos de
señal ante una entrada digital. Representa la
función de transferencia de un conversor
Electrónica aplicada - GM
7. ¿Cuál es la resolución de un
conversor si sabemos que el fondo
130-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
de escala lo tiene fijado en 5 V y que
la tensión que le corresponde al bit
menos significativo es de 4,88 mV?
Aplicando la siguiente fórmula obtenemos el
resultado:
FS
FS
5
1LSB =
⇒N =
=
= 10bits
N
1LSB 0,488
8. ¿A qué tipo de circuito de los
utilizados
en
el
proceso
de
conversión
analógica-digital
corresponde la siguiente gráfica?
Contesta las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuál es el error máximo que se
comete si no se hace ningún ajuste?
a)
¿Sabrías
indicar
qué
particularidad tiene este circuito con
respecto al que hemos estudiado en
la unidad?
b) ¿Para qué tipo de señales se usa?
Investiga en Internet por qué se usan
estos circuitos y cuándo es necesaria
su utilización.
La gráfica corresponde a un cuantificador.
a) La particularidad de este circuito consiste
en que no es uniforme; el tamaño de los
escalones no es igual en todos ellos.
b) Normalmente, este tipo de cuantificación
se usa con técnicas de compresión de
señales (como puede ser el formato MP3,
etc.).
Comprobar el funcionamiento de
los circuitos de conversión
9.
A
continuación
tienes
un
fragmento
de
la
hoja
de
características del conversor ADC
0803.
Electrónica aplicada - GM
b) ¿Qué valor puede tener el voltaje
de cualquier entrada para que el
conversor funcione sin problemas?
c) En un equipo de transmisión de
radio que va a estar ubicado en lo
alto
de
una
montaña,
cuya
temperatura mínima en invierno es
de -10 ºC hay que utilizar un ADC,
¿sería adecuado el del ejemplo?
Justifica la respuesta.
d) ¿Cuál es el valor máximo de
alimentación que puede tener el
conversor? ¿Sería compatible con un
circuito TTL en dicho caso? Justifica la
respuesta.
a) El error máximo sería ± ½ LSB.
b) El valor del voltaje sería de entre -0,3
hasta 5,3 V.
c) No podría utilizarse el equipo del
ejemplo, puesto que las temperaturas de
funcionamiento recomendadas están entre 0
y 70 ºC.
d) El valor máximo de alimentación es de
6,5 V. Sí, sería compatible con un circuito
TTL, ya que no es el valor típico con el que
funciona el integrado (este es el valor de V+,
que son 5 voltios).
131-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Montar
o
conversores
simular
10. Monta en
siguiente circuito:
el
circuitos
simulador
el
Los LED sirven para visualizar la
combinación binaria que se obtiene a
la salida del conversor.
Conecta a la salida del conversor un
voltímetro. Haz una tabla con los
valores de tensión que se obtienen
para
todas
las
combinaciones
binarias de la señal de entrada que
sean múltiplos de 20. Empieza en el
valor 0 y termina en el último valor
de la tabla en el 256.
Haz una tabla en la que se reflejen
los
valores
digitales
que
vas
obteniendo en los LED, cambiando el
valor de la fuente de alimentación
desde 0,25 V a 1,25 V, en intervalos
de 20 mV.
El circuito a montar es el siguiente:
Es
conveniente
realizar
el
montaje
físicamente sobre una placa BOARD, puesto
que el simulador cuenta con un componente
genérico y no con el integrado que
queremos comprobar. Colocaremos una
fuente de alimentación variable, y para los
intervalos
señalados
anotaremos
la
combinación binaria que nos indican los LED
del circuito.
VCC
5V
VDD
10V
Iref+
R2
D7
D6
R3
R4
10kΩ
10kΩ
XMM1
Iout+
IDAC8
5kΩ
V1
D5
D4
D3
D2
D1
R1
D0
S1
Iref-
Iout-
A2
10 V
Comenta brevemente los resultados
obtenidos.
5kΩ
Es
conveniente
realizar
el
montaje
físicamente sobre una placa BOARD, puesto
que el simulador cuenta con un componente
genérico y no con el integrado que
queremos comprobar. Las entradas las
simularemos con los interruptores del
entrenador digital, y daremos valores a las
combinaciones binarias, midiendo la salida
con un polímetro, tal y como vemos en el
esquema.
11. Realiza en el simulador de tu
ordenador el siguiente montaje:
Electrónica aplicada - GM
132-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Unidad 16. Sistemas microprogramables
Actividades
1. Codifica los siguientes números
binarios en hexadecimal:
a) 100001110101010101
esquema de bloques.
Esta estructura constituye el hardware de un
sistema con microprocesador y los elementos
que lo forman son:
•
Una serie de bloques interconectados
por cables, denominados buses, que
permiten la comunicación entre los
bloques del sistema.
•
Unidad central de proceso o CPU: es
el chip integrado que forma el
microprocesador.
b) 111000111
c) 1010100001111
a) 21D55
b) 1C7
c) 150F
2. Codifica los siguientes números
hexadecimales en binario:
a) 2FFF
Su estructura interna está compuesta
por la unidad aritmético-lógica - la
unidad de control y los registros.
•
La unidad aritmético-lógica (también
llamada ALU) es el microprocesador
que
realiza
las
operaciones
elementales: el producto lógico, la
suma o la resta aritmética, etc. En
concreto, las operaciones lógicas que
efectúa son: las operaciones AND,
OR, OR exclusiva y las operaciones
aritméticas
suma,
resta,
incrementación y decrementación.
•
La unidad de control es el bloque
más importante del microprocesador.
En este bloque se van a realizar
todas las señales de control para el
gobierno del microprocesador. En él
se desarrollan la lectura, la
interpretación y la ejecución de una
instrucción que empieza con la
lectura en la memoria del código de
operación que, a través del bus de
datos y del registro de datos, pasa al
registro de instrucción. Una vez
realizado este proceso, la unidad de
control toma el código de operación
y lo decodifica. Después de haber
decodificado el código de operación
la unidad de control la ejecuta.
•
Periféricos externos: los periféricos
permiten la comunicación del usuario
b) 2F2
c) FF33
a) 0010111111111111
b) 001011110010
c) 1111111100110011
3. Explica las diferencias existentes
entre la arquitectura Von Neumann y
Harvard
en
un
sistema
con
microprocesador..
Hablamos de la arquitectura Von Neumann
cuando en un microprocesador hay un único
bus de direcciones y de datos, y tanto los
datos como las direcciones están en una
misma memoria.
Arquitectura Harvard: en esta arquitectura
hay dos buses - de direcciones y de datos,
cada uno conectado a memorias distintas,
una para los datos y otra para las
direcciones, respectivamente.
4. Señala la misión que desempeña
cada uno de los bloques que forman
la
estructura
de
un
sistema
microprogramable
y
dibuja
el
Electrónica aplicada - GM
133-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
con el sistema. Hay diferentes tipos
de periféricos; el teclado es un
periférico de entrada de datos,
mientras que la impresora es un
periférico de salida de datos. Otros
tipos son: el monitor, que sirve para
ver la información introducida a
través del teclado y los CD-ROM o
los DVD que almacenan información.
•
•
•
Reloj: la frecuencia del reloj
determina la velocidad de operación
y
el
funcionamiento
del
microprocesador.
Registros: uno de los registros más
importantes del microprocesador es
el acumulador que registra los datos
y el resultado de las operaciones
aritmético-lógicas (ALU). También
existen unos registros auxiliares que
se utilizan para almacenar datos y
resultados dentro de la CPU.
Memoria: es la encargada de
almacenar los programas y la
información
que
permiten
el
funcionamiento del sistema. Existen
dos tipos de memorias:
a) Memoria RAM: significa memoria
de acceso aleatorio o memoria de
lectura/escritura.
Contiene
los
programas y los datos que el usuario
puede modificar a su voluntad.
b) Memorias ROM (o memoria de
solo lectura): permite solo leer la
información
almacenada.
Comprende todos los programas de
arranque que necesita el sistema
microprogramable para activarse,
además de los datos.
•
Unidad de entrada/salida: todo
sistema microprogramable tiene que
comunicarse con el exterior para
poder enviar o recibir la información.
Este elemento es la interfaz entre los
circuitos internos y el exterior.
5. Investiga en varios ordenadores
del
aula
qué
modelo
de
microprocesadores tienen.
Los modelos de microprocesadores que
tienes son: Pentium III y Pentium V.
6. De los ordenadores investigados
para realizar la actividad anterior,
localiza dónde tienen situadas las
memorias e identifica qué periféricos
tienen conectados.
Tienen
conectados
como
periféricos
externos: impresoras, ratones y teclados.
7. Busca en Internet los últimos
microprocesadores de la marca Intel,
que se están utilizando hoy en día, y
explica brevemente sus principales
características.
Intel prevé lanzar microprocesadores de 32
núcleos para 2009 ó 2010. Todavía no se
conocen datos técnicos, pero se esperan
unas velocidades de hasta 20 GHz, cada
CPU. Funcionaría más o menos como si
fuesen varios microprocesadores,
cada uno con sus (cuatro) núcleos.
8. Identifica en las siguientes placas
de ordenador los componentes del
diagrama de bloques del sistema:
El esquema de bloques:
Electrónica aplicada - GM
134-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Microprocesa
Bancos
de
Pila de
reloj
Microprocesa
Memorias
Buses
9. Estudia las hojas de características
de los siguientes PIC:
a) PIC16F871.
PIC16F873A.
b)
PIC16F872.
c)
Los alumnos tienen que ver el numero de
patilla que tiene el chip, los valores de las
tensiones de alimentación y el tipo de
encapsulado.
10. Explica cada uno de los
elementos
que
componen
la
estructura
de
un
sistema
con
microcontrolador e indica cuál es la
función de cada uno de ellos.
•
La CPU o unidad central de proceso
realiza la misma función que para los
microprocesadores.
•
Memorias: los microcontroladores
incluyen en su interior las unidades
de memorias. Tienen un banco de
memoria RAM volátil para los datos y
otro de memoria no volátil para el
programa (la memoria ROM), igual
que los microprocesadores.
•
Buses: funcionan igual que en el
hardware
para
los
microprocesadores.
•
Periféricos
externos:
los
microcontroladores pueden tener
como periféricos externos diodos
LED, motores, displays, etc.
•
Periféricos internos: periféricos serie,
por ejemplo, USART.
a) PIC16F871:
b) PIC16F872:
Además de tener los mismos elementos que
los microprocesadores, aunque en un único
chip, los microcontroladores cuentan con las
siguientes características:
c) PIC16F873:
Electrónica aplicada - GM
•
Tienen un contador de programa
(PC). Se emplea sólo para buscar el
código localizado en su memoria
ROM.
•
Llevan en su interior los llamados
registros SFR. Estos registros se
135-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
•
Puntero de datos: se utiliza como
contador de programa en la
búsqueda del dato que se encuentra
en la memoria RAM.
los módulos de memoria que tienes
(SIMM y DIMM). Averigua también
qué tipo de memoria RAM es, indica
el número de contactos de los
módulos
y
la
capacidad
de
almacenamiento.
•
Contienen
unidades
de
entrada/salida
integradas:
temporizadores de 16 bits, puertos
serie, controlador de interrupciones,
puertos paralelos
Esta actividad la tienen que realizar los
alumnos en el aula. Se recomienda que se
tenga a mano, el día que se haga la
actividad, el libro de la placa base para
localizar los componentes.
encuentran en direcciones de la
memoria RAM.
11. Indica varias aplicaciones de los
microcontroladores
PIC
en
telecomunicaciones.
Las aplicaciones de los microcontroladores
son diversas, pero entre ellas destacan las en
telecomunicaciones: interfaces de control de
robots, lectores RFID (identificación de radio
frecuencia) y las que contienen antenas para
recibir y transmitir a periféricos por
radiofrecuencia desde un emisor-receptor.
12.
Observa
la
hoja
de
características del chip 27C512A10ISO y resuelve las siguientes
cuestiones:
Test de repaso
1. a)
2. b)
3. c)
4. b)
5. d)
6. c)
7. c)
8. c)
a) Capacidad de almacenamiento.
9. b)
b) Longitud
almacena.
10. a)
de
la
palabra
que
c) Número de bits que es capaz de
almacenar.
Comprueba tu aprendizaje
a) Como podemos observar en la hoja de
características, tenemos 16 líneas que
forman el bus de direcciones desde A0 a A15,
luego tenemos 216 = 65 536 direcciones, es
decir,
tiene
una
capacidad
de
almacenamiento de 65 536 palabras.
Identificar la estructura
microprocesador
y
microcontrolador
b) Los datos de salida son de 00 a 07. Posee
una longitud de palabra de 8 bits.
c) Es capaz de almacenar:
65 536 palabras · 8 bits = 5 524 288 bits.
13. Analiza tu ordenador e identifica
Electrónica aplicada - GM
de
un
un
1. Explica las diferencias que hay
entre
la
estructura
de
un
microprocesador
y
la
de
un
microcontrolador.
Una de las diferencias es que en un
microcontrolador todos los bloques están
integrados en un solo circuito integrado,
mientras que el microprocesador puede estar
136-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
en varios integrados.
5. Puerto E/S.
6. Pines del CI.
2. De los siguientes esquemas,
identifica cuál corresponde a un
microprocesador
y
cuál
a
un
microcontrolador. Rellena también
los recuadros y explica cuál es la
misión de cada elemento.
7. Periféricos y dispositivos externos.
3. Explica las diferencias que hay
entre una arquitectura de tipo Von
Neumann y otra de tipo Harvard.
Arquitectura Von Neumann: cuando en un
microprocesador hay un único bus de
direcciones y de datos, y tanto los datos
como las direcciones están en una misma
memoria. Arquitectura Harvard: en esta
arquitectura hay dos buses - de direcciones y
de datos, cada uno conectado a memorias
distintas, una para los datos y otra para las
direcciones, respectivamente.
4. De las siguientes placas base de
ordenador,
identifica
los
componentes
basándote
en
la
estructura de bloques.
Puertos de E/S
a) Se trata de un microprocesador. Sus
componentes son:
Microprocesa
1. Exterior (periféricos).
2. Unidad de entradas y salidas.
3. Unidad de memoria RAM.
Bancos
memoria
de
Zócalo
micro
de
4. Unidad de memoria ROM.
5. Unidad central de proceso.
6. Unidad de control.
7. Bus de direcciones.
8. Registros.
Bancos
9. Bus de control.
10. Bus de datos.
b) Se trata de un microcontrolador. Sus
componentes son:
1. Memoria.
2. Buses.
3. CPU.
4. Periféricos internos.
Electrónica aplicada - GM
5. De las siguientes imágenes,
determina cuáles corresponden a un
microcontrolador y cuáles a un
microprocesador:
137-142
de
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Según la forma de grabar los datos que
tengan, las memorias ROM se clasifican en:
•
Memorias ROM: los datos se graban
durante su proceso de fabricación y
éstos nunca se podrán borrar o
cambiar.
•
Memorias PROM: son memorias
ROM programables que pueden ser
grabadas o programadas por el
usuario una sola vez. Los datos se
graban mediante un programador
PROM.
•
Memorias EPROM: son memorias
borrables y programables. Los datos
se graban mediante un programador
EPROM y se borran mediante la
acción de rayos ultravioletas.
•
Memorias EEPROM: son memorias
borrables eléctricamente.
a) y b) son microprocesadores; c) y d) son
microcontroladores.
Describir la lógica asociada a los
elementos
programables
(memorias, puertos, entre otros)
6. Explica las diferencias existentes
entre las memorias RAM y las
memorias ROM.
Memorias de lectura y escritura son las
memorias RAM. Memorias de solo lectura
son las memorias ROM.
8. Analiza la hoja de características
del chip 27C512A- 10ISO y contesta
a las siguientes preguntas:
7. Describe los tipos de memorias
RAM y los tipos de memorias ROM
que podemos encontrar.
a) Capacidad de almacenamiento.
Las memorias RAM se clasifican en función
de la celda de almacenamiento que tengan:
c) Número de bits que es capaz de
almacenar.
Memorias SRAM: las celdas de
almacenamiento de 1 bit están
formadas por flip-flop estudiados en
la Unidad 14. Éstos permanecen en
su estado de set (1) y reset (0)
mientras que no se elimine la
alimentación.
a) Como podemos observar, tenemos 16
líneas que forman el bus de direcciones
desde A0 a A15, luego tenemos 216 = 65 536
direcciones, es decir, tiene una capacidad
de almacenamiento de 65 536 palabras.
Memorias DRAM: las celdas de
almacenamiento
son
pequeños
condensadores que se dedican a
almacenar la información. Cuando
los
condensadores
se
van
descargando la información se
pierde. Para evitarlo, estas memorias
se someten a un proceso de
reescritura periódico.
c) Es capaz de almacenar:
•
•
Electrónica aplicada - GM
b) Longitud
almacena.
de
la
palabra
que
b) Los datos de salida son de 00 a 07. Posee
una longitud de palabra de 8 bits.
65 536 palabras · 8 bits = 5 524 288 bits.
9. Realiza una búsqueda en Internet
y
enumera
diversos
tipos
de
dispositivos del ordenador que se
conecten al puerto paralelo y otros
que se conecten al puerto serie.
138-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
El dispositivo que se conecta al puerto
paralelo es, por ejemplo, impresora. Los que
se conectan al puerto serie son: ratón,
teclado, etc.
10. Explica las diferencias que
existen entre un tipo de memoria
DRAM y un tipo de memoria SRAM.
•
Memorias SRAM: en ellas, las celdas
de almacenamiento de 1 bit están
formadas por flip-flop estudiados en
la Unidad 14. Éstos permanecen en
su estado de set (1) y reset (0)
mientras que no se elimine la
alimentación.
•
Memorias DRAM: las celdas de
almacenamiento
son
pequeños
condensadores que se dedican a
almacenar la información. Cuando
los
condensadores
se
van
descargando la información se
pierde. Para evitarlo, estas memorias
se someten a un proceso de
reescritura periódico denominado
tiempo de refresco, que suele ser de
2 ms. (2 milisegundos).
de almacenamiento.
Esta actividad la tienen que realizar los
alumnos en el aula. Se recomienda que se
tenga a mano, el día que se haga la
actividad, el libro de la placa base para
localizar los componentes.
13. Indica de cuántos contactos
constan los módulos de memoria de
las siguientes imágenes:
a) 72 contactos.
b) 168 contactos.
11. Detalla las diferencias que hay
entre una memoria EPROM y una
memoria EEPROM.
•
•
Memorias EPROM son memorias
borrables y programables. Los datos
se graban mediante un programador
EPROM y se borran mediante la
acción de rayos ultravioletas.
Memorias EEPROM son memorias
borrables eléctricamente.
12. Identifica, en un ordenador de tu
aula, los módulos de memoria que
tiene (SIMM y DIMM) y averigua qué
tipo de memoria RAM es. Señala
también el número de contactos de
los módulos, así como la capacidad
Electrónica aplicada - GM
c) 168 contactos.
14. Explica las diferencias que hay
entre puerto serie y puerto paralelo.
Los puertos de salida/entrada son elementos
que permiten que el sistema se comunique
con los elementos exteriores, permiten el
intercambio de datos - de aquí el nombre
interfaz de entrada/salida. El término serie
se refiere a los datos enviados mediante un
solo hilo: los bits se envían uno detrás del
otro.
La transmisión de datos en paralelo consiste
en enviar datos en forma simultánea por
varios hilos. Los puertos paralelos en los PC
pueden utilizarse para enviar 8 bits (un
octeto) simultáneamente por 8 hilos.
139-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
Describir aplicaciones básicas con
elementos programables
15. Busca en Internet aplicaciones
reales
de
los
sistemas
microprogramables
con
microprocesador
y
con
microcontroladores.
Las aplicaciones para las que se usan los
microcontroladores son diversas, pero entre
ellas destacan las en telecomunicaciones:
interfaces de control de robots, lectores RFID
(identificación de radio frecuencia) y las que
contienen antenas para recibir y transmitir
periféricos por radiofrecuencia desde un
emisor-receptor.
Los microprocesadores se utilizan en
aquellas aplicaciones que requieren grandes
cantidades de memoria, como por ejemplo,
los ordenadores.
16. Detalla una lista de aplicaciones
de las memorias SDRAM con ayuda
de Internet.
Memoria síncrona, con tiempos de acceso
de entre 25 y 10 ns que se presentan en
módulos DIMM de 168 contactos. Fue
utilizada en los Pentium II y en los Pentium III.
Cargar programas de aplicación
en entrenadores didácticos o
similares
17. Busca en Internet el programa
Proteus para simular programas de
los PIC e investiga, pidiendo ayuda a
tu profesor, cómo funciona.
En la siguiente página de Internet se explica
el programa Proteus: www.ieeproteus.com
18. Una vez localizado el Proteus,
cárgalo en tu ordenador y simula
programas con el PIC 16F84 con
ayuda de tu profesor.
Electrónica aplicada - GM
Este ejercicio, con ayuda de la página Web
del ejercicio anterior y con ayuda del
profesor, lo tienen que realizar los alumnos
en el aula.
Verificar y realizar modificaciones
de parámetros y funcionamiento
19 Consulta las características de la
placa base de un ordenador de tu
aula y realiza la ampliación de la
memoria RAM al doble de la
capacidad que tenga instalada. Para
ello, asegúrate de que el nuevo
modulo que vas a colocar es igual
que el que tiene instalado el
ordenador.
Esta actividad la tienen que realizar los
alumnos en el aula. Se recomienda que se
tenga a mano, el día que se haga la
actividad, el libro de la placa base para
localizar los componentes.
20. Cambia la secuencia de arranque
de tu ordenador de tal forma que el
primer dispositivo que se lea sea el
puerto USB. Para ello, accede a la
BIOS cuando esté arrancando el
ordenador
y
accede
al
menú
correspondiente de los dispositivos
de arranque.
Para realizar este ejercicio, antes de
arrancar el ordenador, se accede a la BIOS,
luego al menú y al final se cambia la
secuencia de arranque.
21. Comprueba desde la BIOS los
dispositivos de almacenamiento que
es capaz de detectar. Haz una lista
indicando el tipo de dispositivos y la
interfaz de conexión con la placa
base.
Este ejercicio lo realizan los alumnos en el
aula. Se recomienda que se tenga a mano,
el día que se haga la actividad, el libro de la
placa base para localizar los componentes.
140-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
22. Investiga, valiéndote de Internet,
los
nuevos
tipos
de
microprocesadores que existen en la
actualidad en el mercado e indica
cuáles son sus características.
adquisición de datos. Busca un
ejemplo en Internet y detalla los
componentes
que
incorpora
indicando, especialmente:
a) El tipo de microprocesador
microcontrolador que utiliza.
o
La información se puede conseguir en la
siguiente página de Internet:
b) Qué periféricos de entrada
salida emplea.
o
http://www.duiops.net/hardware/micros/micros
actuales.htm
c) Si lleva conversores analógicodigitales o digitales-analógicos.
23. Busca, también en Internet,
diferentes
tipos
de
microcontroladores y señala cuáles
son los más indicados para ser
empleados en telecomunicaciones.
La información se puede conseguir en la
siguiente página de Internet:
http://laimbio08.escet.urjc.es/assets/files/tema1
.pdf
24. Una vez realizada la actividad
anterior, analiza las características
de los microcontroladores que has
detallado y resúmelas, prestando
especial
atención,
además,
al
patillaje de estos microcontroladores.
Las características de, por ejemplo, Motorola
6805 ó Motorola 6811: 28 patillas, 21
patillas de E/S, Mem. De programa 8K,
EEPROM 128, RAM de datos 192.
25. ¿Qué ocurriría si se modificara
algún
parámetro
de
los
microcontroladores
que
has
encontrado
en
las
actividades
previas?
Cambiaría
la
capacidad
de
almacenamiento, la longitud de la palabra
etc.
26. En los sistemas de control se
utilizan con mucha frecuencia unos
circuitos denominados sistemas de
Electrónica aplicada - GM
Si
miramos
en
la
página
Web
http://www.univalle.edu/publicaciones/jour
nal/journal7/pag4.htm:
a) Utiliza un microcontrolador ATMEL
compatible con el set de instrucciones y
registros propios de la Familia Intel 8051.
b) Emplea periféricos basados en una
interfaz de tipo RS-232.
c) El sistema de adquisición es parte de un
sistema de control, y por tanto, la
información recibida se procesa para
obtener una serie de señales de control.
Llevan conversores analógico-digitales del
tipo ADC0804.
27. En muchos aparatos, como los
audífonos, se utiliza un tipo especial
de microprocesadores denominados
DSP. Busca en Internet un ejemplo de
procesador de este tipo y comenta
cuáles
son
sus
principales
características.
Los DSP, igual que los microprocesadores,
son sistemas programables que permiten
implementar muchos tipos de aplicaciones,
en función de las posibilidades del sistema y,
por supuesto, de las habilidades del
programador. Desde el punto de vista de la
arquitectura interna, se puede decir que un
DSP es un microprocesador (o un
microcontrolador,
como
ya
veremos)
optimizado internamente para realizar los
cálculos necesarios para implementar
algoritmos de proceso de señal. Esta
141-142
Electrónica aplicada – Grado medio. McGraw-Hill © 2010
optimización se consigue mediante algunos
aspectos principales:
•
implementación de operaciones por
hardware
•
instrucciones poco comunes que
ejecutan varias operaciones en un
solo ciclo
•
modos
de
especiales
•
memoria de programa ancha, con
más de 8 bits
direccionamiento
La página Web a consultar:
http://www.redeya.com/electronica/tutoriales/d
sp1/dsp1.htm
Electrónica aplicada - GM
142-142