Teoría y Diseño de Circuitos
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Autor: Eugenio M. Tait Licenciado en Filosofía Ingeniero en Electricidad y Electrónica E-mail: [email protected] Web: http://www.geocities.com/tdcee Web: http://www.geocities.com/eugeniomtait Índice _______________________________________________________________________________ TOMO I - CIRCUITOS (Parte I) Índice Introducción Cap. 01 Generalidades Introducción Sistema de unidades Simbología algebraica y gráfica Nomenclatura Consejos para el diseñador Cap. 02 Polarización de dispositivos Transistor bipolar de juntura (TBJ) Teoría Diseño Diseño rápido Transistor unipolar de juntura (JFET) Teoría Diseño Amplificador Operacional de Tensión (AOV) Teoría Diseño Cap. 03 Disipadores de calor Características generales Régimen continuo Diseño Cap. 04 Inductores de pequeño valor Generalidades Q-metro Diseño de inductores Monoespira Solenoidal monocapa Toroidal monocapa Solenoidal policapa Diseño de inductores con núcleo de ferrita Blindaje a inductores solenoidales monocapa Diseño Choques de radiofrecuencia Cap. 05 Transformadores de pequeño valor Generalidades Diseño de transformadores Solenoidal monocapa Solenoidal policapa Cap. 06 Inductores y Transformadores de gran valor Circuito equivalente de un transformador Circuito equivalente de un inductor Medición de las características Transformador de alimentación Diseño Transformador de audiofrecuencias Transformador de pulsos Diseño Inductores de filtro con componente continua Diseño Inductores de filtro sin componente continua Diseño Autotransformador Cap. 07 Fuentes de Alimentación sin estabilizar Generalidades Fuente de media onda con filtro RC Diseño Ábacos de Shade Fuente de onda completa con filtro RLC Diseño Conexión de diodos en serie Diseño Cap. 08 Fuentes de Alimentación estabilizadas Generalidades Fuente paralelo con diodo Zener Diseño Fuente paralelo con diodo Zener programable Fuente paralelo con diodo Zener y TBJ Fuente serie con diodo Zener y TBJ Fuente serie con diodo Zener, TBJ y preestabilizador Fuente serie por comparación Fuente serie con AOV Diseño Fuente con circuito integrado 723 Diseño Fuente con circuito integrado 78XX Fuente serie conmutada Diseño Cap. 09 Amplificación de Audiofrecuencias en bajo nivel clase A Teoría previa del TBJ Teoría previa del JFET Características generales de funcionamiento Transistor bipolar de juntura TBJ Emisor común Base común Colector común Transistor de efecto de campo de juntura JFET Surtidor común Compuerta común Drenador común Diseño emisor común Diseño base común Diseño colector común Diseño drenador común Sumador con AOV Diseño Cap. 10 Amplificación de Audiofrecuencias en alto nivel clases A y B Generalidades Rendimiento de una etapa Linealidad de la amplificación Máxima potencia disipada Amplificador sin acoplamiento (clase A) Amplificador con acoplamiento inductivo (clase A) Diseño Amplificador con acoplamiento capacitivo (clase B) Diseño Variante diferencial Amplificador con el circuito integrado 2002 Parlantes y cajas acústicas Diseño Filtros acústicos Diseño TOMO II- CIRCUITOS (Parte II) Cap. 11 Amplificación de Radiofrecuencias en bajo nivel clase A Generalidades Efecto Miller Modelo del TBJ en RF Factores de sobrevalor y reactividad Pasajes de mallas serie a paralelo Impedancia de filtro Respuesta de amplitud y fase de una transferencia Amplificador de sintonía simple Diseño Amplificador multietapa de sintonía simple iguales Diseño Amplificador multietapa de sintonías simples, para máxima planicidad Diseño Amplificador multietapa de sintonías simples, para igual ondulación Amplificador de doble sintonía, para máxima planicidad Diseño Cap. 12 Amplificación de Radiofrecuencias en bajo nivel clase C Generalidades Diseño Variante de diseño Cap. 13 Amplificadores de continua Generalidades Amplificador c on AOV en configuración diferencial Diseño Amplificador con muestreador Nanoamperímetro Diseño Cap. 14 Osciladores armónicos Generalidades Tipo desplazamiento de fase Diseño Tipo puente de Wien Diseño Tipo Colpitts Diseño Tipo Hartley Variante con cristal piezoeléctrico Tipo sintonizado entrada-salida Cap. 15 Osciladores de relajación Generalidades Tipo TUJ Diseño Tipo multivibrador Tipo armónico-relajación Convertidores e Inversores Generalidades Inversor de un TBJ y un transformador Inversor de dos TBJ y un transformador Diseño Inversor de dos TBJ y dos transformadores Cap. 16 Conformadores de ondas GENERADORES DE DIENTES DE SIERRA Generalidades Generadores de tensión Tipo de tensión por simple rampa Tipo de tensión por efecto reforzador (tirabotas) Diseño Tipo de tensión por efecto Miller Diseño Generadores de corriente Tipo de corriente por simple rampa Tipo de corriente por eficiencia paralelo SINTETIZADOR DIGITAL Diseño Cap. 17 El Transistor en la conmutación El TBJ en continua El TBJ en régimen de pulsos Tiempos de encendido y apagado Producto ganancia por ancho de banda Cap. 18 Multivibradores GENERALIDADES SCHMIDTT-TRIGGER Generalidades Con TBJ Diseño Con AOV Diseño Con C-MOS BIESTABLE Generalidades Con TBJ Diseño Con C-MOS MONOESTABLE Generalidades Con TBJ Diseño Con C-MOS Diseño Con el CI 555 Diseño ASTABLE Generalidades Con TBJ Diseño Con AOV Diseño Con C-MOS Diseño OCV y FCV con el CI 555 Modulador de frecuencia (OCV) Modulador del ancho del pulso (PCV) OCV con el 4046 Diseño Cap. 19 Combinacionales y Secuenciales GENERALIDADES FLIP-FLOP Generalidades Flip-Flop Activados por Nivel Flip-Flop RS Flip-Flop JK Flip-Flop T Flip-Flop D Flip-Flop Maestro-Esclavo Accesorios de los Flip-Flop CONTADORES DE PULSOS Generalidades Ejemplo de Diseño DIVISORES DE FRECUENCIA Generalidades Asincrónico Sincrónico Ejemplo de Diseño MULTIPLICADORES DE FRECUENCIA Generalidades Ejemplo de Diseño COMPARADORES DIGITALES REGISTROS DE DESPLAZAMIENTOS MULTIPLEXOR Y DE-MULTIPLEXOR Diseño de Redes Combinacionales con Multiplexor Cap. 20 Cuadripolos pasivos como adaptadores de impedancia Generalidades Parámetros de impedancia y parámetros de propagación Impedancia característica e impedancia iterativa Adaptación de impedancias Función de la propagación Generalidades Cuadripolo simétrico y desadaptado Cuadripolo asimétrico y adaptado Cuadripolo adaptador de impedancias, desfasador y atenuador Diseño atenuador Diseño desfasador Diseño atenuador y desfasador Cap. 21 Cuadripolos pasivos como filtros de frecuencia (Parte I) Generalidades Filtro de producto de reactancias constante Diseño pasabajos Diseño pasaaltos Diseño pasabanda Diseño atenuabanda Filtro de producto de reactancias constante, derivado "m" veces Diseño pasabajos Diseño pasaaltos Diseño pasabanda Diseño atenuabanda Cap. 22 Cuadripolos pasivos como filtros de frecuencia (Parte II) Filtro en celosía Generalidades Diseño doble pasabanda Filtros RC Generalidades Diseño pasabajos Diseño pasaaltos Diseño pasabanda Diseño atenuabanda Cap. 23 Cuadripolos activos como filtros de frecuencia y desfasadores (Parte I) GENERALIDADES FILTROS CON COMPONENTES NEGATIVOS Diseño pasatono FILTROS CON COMPONENTES POSITIVOS Pendientes de primer orden (+20 [dB/DEC]) Diseño pasabajos Diseño pasaaltos Diseño pasabanda Diseño atenuabanda Pendientes de segundo orden baja planicidad (+40 [dB/DEC]) Generalidades Diseño pasabajos Diseño pasaaltos Diseño pasabanda (y/o pasatono) Diseño atenuabanda (y/o atenuatono) Cap. 24 Cuadripolos activos como filtros de frecuencia y desfasadores (Parte II) Pendientes de segundo orden alta planicidad (+40 [dB/DEC]) Generalidades Diseño pasabajos Diseño pasaaltos Diseño pasabanda Diseño atenuabanda DESFASADOR Generalidades Diseño para desfasajes en atraso (negativos) Diseño para desfasajes en adelanto (positivos) FILTROS CON COMPONENTES INVERTIDOS Generalidades Filtro de sintonía simple con girador TOMO III - COMUNICACIONES Cap. 25 Modulación de Amplitud GENERALIDADES Análisis espectral de las señales Teorema del muestreo Medición de la información Generalidades La información de una señal MODULACIÓN Generalidades Modulación de Amplitud (MA) Generalidades Doble banda lateral y portadora (MAC) Generalidades Generación con elemento cuadrático y lineal Generación con elemento segmental rectilíneo Generación por producto Generación por saturación de las características de un TBJ Diseño Doble banda lateral sin portadora (DBL) Generalidades Generación por producto Generación por elemento cuadrático Banda lateral única (BLU) Generalidades Generación por filtrado Generación por desfasaje Generación por codificación de pulsos (PCM) Generación OOK Generación PAM Cap. 26 Demodulación de Amplitud Generalidades Doble banda lateral y portadora (MAC) Generalidades Obtención con elemento cuadrático Obtención con elemento segmental rectilíneo Diseño Doble banda lateral con portadora suprimida (DBL) Generalidades Obtención por la incorporación de portadora asincrónica Obtención por producto Banda lateral única (BLU) Generalidades Obtención por la incorporación de portadora asincrónica Obtención por característica lineal Obtención por característica cuadrática Obtención por producto Obtención por la incorporación de portadora sincrónica Pulsos Generalidades Obtención de pulsos codificados (PCM) Obtención de PAM Cap. 27 Modulación de Ángulo Generalidades Modulación de Frecuencia (MF) Generalidades Generación Armstrong Generación con OCV Modulación en alta frecuencia Diseño Modulación en baja frecuencia Diseño Modulación de Fase (MP) Generalidades Generación por derivación Diseño Pulsos Generación FSK Generación PSK Cap. 28 Demodulación de Ángulo Generalidades Demodulación de Frecuencia (MF) Generalidades Demodulación en alta frecuencia Demodulación por conversión a MAC Obtención por pendiente simple Diseño Obtención por pendiente doble (Travis) Obtención con discriminador de relación Diseño Obtención por seguimiento de fases Diseño Obtención por conversión a MP Demodulación de Fase (MP) Generalidades Obtención Diseño Cap. 29 Receptores heterodinos GENERALIDADES ETAPAS DEL RECEPTOR Etapa heterodina Etapa de amplificación de frecuencia intermedia Etapa de demodulación Etapa amplificadora de audiofrecuencias Etapa de control automático RECHAZOS DE FRECUENCIAS INDESEABLES RUIDO BLANCO Generalidades Figura de ruido y su Temperatura equivalente En componentes En un diodo En un TBJ En transferencias En un filtro pasabajos En un filtro pasaaltos derivador En demodulaciones En demodulación de MAC En demodulación de M En demodulación de BLU En demodulación de DBL En demodulación de PCM Cap. 30 Líneas de Transmisión GENERALIDADES ESTRUCTURA FÍSICA ADAPTACIÓN DE IMPEDANCIAS Generalidades Transformación de /4 Diseño Tacos adaptadores Generalidades Diseño de una admitancia Diseño de adaptación con una carga conocida Diseño de adaptación con una carga desconocida Cap. 31 Antenas y Propagación GENERALIDADES RADIACIÓN Generalidades Pequeño conductor ANTENA DIPOLO Dipolo corto Dipolo de media onda Dipolos de media onda plegados Dipolo de media onda con plano de tierra Dipolo de media onda con elementos parásitos Dipolo de media onda de banda ancha Dipolo de media onda de banda angosta ANTENA CUADRO Antena con ferrita ANTENA PARABÓLICA TOMO IV - CONTROL Cap. 32 Instalaciones Eléctricas y Electromecánicas TARIFA Generalidades Cálculo CONDUCTORES Caída de tensión en un conductor Cálculo PROTECCIONES Fusibles Termomagnéticas Aislación Toma de tierra Pararrayos MOTORES ASINCRÓNICOS Generalidades Cálculo Protecciones Conexionado Cap. 33 Control de Potencia (Parte I) GENERALIDADES CONTROL POR REGULACIÓN DE FASE Generalidades Control manual Diseño TIPOS DE CARGAS Carga Pasiva Calefactora Iluminación Inductiva Resonancias Carga activa Generalidades Motores de continua Motores universales Cap. 34 Control de Potencia (Parte II) CONTROLES Variador de velocidad de motor de continua Variador de velocidad de motor trifásico asincrónico Cap. 35 Introducción a la Teoría del Control LA CONVOLUCIÓN LAPLACIANA DESCOMPOSICIÓN EN FRACCIONES SIMPLES Denominador con polos simples Denominador con polos múltiples AUTOVALORES Y AUTOVECTORES Generalidades Determinación de los autovalores o valores propios Determinación del autovector ORDEN Y TIPO DE UN SISTEMA Orden de un sistema en lazo cerrado Glc Tipo de sistema en lazo cerrado Glc Cap. 36 Señales Discretas y Retenidas RELACIÓN ENTRE LA DERIVADA Y LA MUESTRA POSTERIOR GENERALIDADES DEL MUESTREO TRANSFERENCIA DEL «MUESTREO Y R.O.C.» («M-ROC») SISTEMAS CON «M-ROC» 1º CASO 2º CASO 3º CASO 4º CASO 5º CASO RESOLUCIÓN DE GRÁFICAS TEMPORALES Ejemplo de aplicación ECUACIONES DE ESTADO Cap. 37 Variables de Estado en un Sistema GENERALIDADES Transformación lineal de A DETERMINACIÓN DE LOS ESTADOS CONTROLABILIDAD OBSERVABILIDAD VARIABLES DE ESTADO DE FASE En sistemas continuos Ecuación de estado Ecuación de salida Ejemplo 1 Ejemplo 2 En sistemas discretos TRANSFERENCIA, RESOLVENTE Y TRANSICIÓN TRANSFERENCIA [(s)] Ejemplo RESOLVENTE [(s)] TRANSICIÓN [(t)] Si el sistema es SI-SO Si el sistema es MI-MO Ejemplo Ejemplo Cap. 38 Estabilidad en Sistemas SISTEMAS CONTINUOS Concepto del dominio espectral En señales En transferencias Estabilidad CRITERIOS DEL CÁLCULO DE ESTABILIDAD Criterio de estabilidad de Routh Criterio de estabilidad de Nyquist Ejemplo Simplificación para sistemas simples inerciales Márgenes de ganancia y de fase Cálculo del sobrepico Sistemas MI-MO Sistemas con retardo SISTEMAS DISCRETOS Cap. 39 Realimentación del Estado en un Sistema SISTEMAS «SI-MO» LAZO ABIERTO (Planta Gp) LAZO CERRADO (Glc) Ejemplo de una planta Gp realimentada Diseño a partir de otros polos en Glc SISTEMAS «MI-MO» LAZO ABIERTO (Planta Gp) LAZO CERRADO (Glc) Diseño a partir de otros polos en Glc Cap. 40 Estimación del Estado en un Sistema SISTEMAS «SI-SO» (continuos) ESTIMADORES DE ORDEN «n» Estimador Ge para «d = 0» Diseño estimadores Ge de «orden n» y «d = 0» ESTIMADORES DE ORDEN «n-1» Diseño estimadores Ge de «orden n-1» y «d = 0» SISTEMAS «MI-MO» (discretos) ECUACIONES DE ESTADO Diseño Cap. 41 Controladores del Estado en un Sistema CONTROLADORES TIPO «P.I.D.» INTRODUCCIÓN Optimización por Ziegler-Nichols Primera forma Segunda forma COMPENSADORES TIPO «DEAD-BEAT» Y «DAHLIN» Compensador «dead-beat» Compensador «Dahlin» CÁLCULO DE UN CONTROLADOR COMPESADOR DATOS IMPLEMENTACIÓN FÍSICA GENERALIDADES CÁLCULO DIAGRAMA DE FLUJO Bibliografía _______________________________________________________________________________
