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Taller de Electróncia para Sı́ntesis Musical
Teorı́a de circuitos
Estudio de Música Electroacústica
Escuela Universitaria de Música
Universidad de la República, Uruguay
Martı́n Tarragona, Juan Martı́n López, Martı́n Rocamora
Teorı́a de circuitos (3 clases)
Taller de Electrónica para Sı́ntesis Musical
eMe - EUMUS - 2013
1 / 13
Contenido
1
Transistor
2
Circuitos integrados
3
Amplificador operacional
Teorı́a de circuitos (3 clases)
Taller de Electrónica para Sı́ntesis Musical
eMe - EUMUS - 2013
2 / 13
1
Transistor
2
Circuitos integrados
3
Amplificador operacional
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
Caraterı́sticas:
ˆ dispositivo semi-conductor (activo)
Bardeen, Shockley y Brattain (1948)
Teorı́a de circuitos (3 clases)
Taller de Electrónica para Sı́ntesis Musical
eMe - EUMUS - 2013
4 / 13
Transistor
Caraterı́sticas:
ˆ dispositivo semi-conductor (activo)
ˆ presenta al menos tres terminales
Bardeen, Shockley y Brattain (1948)
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
Caraterı́sticas:
ˆ dispositivo semi-conductor (activo)
ˆ presenta al menos tres terminales
ˆ usado como amplificador y llave de control
Bardeen, Shockley y Brattain (1948)
Teorı́a de circuitos (3 clases)
Taller de Electrónica para Sı́ntesis Musical
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Transistor
Caraterı́sticas:
ˆ dispositivo semi-conductor (activo)
ˆ presenta al menos tres terminales
ˆ usado como amplificador y llave de control
ˆ clave en el desarrollo de la electrónica
Bardeen, Shockley y Brattain (1948)
Teorı́a de circuitos (3 clases)
Taller de Electrónica para Sı́ntesis Musical
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Transistor
Caraterı́sticas:
ˆ dispositivo semi-conductor (activo)
ˆ presenta al menos tres terminales
ˆ usado como amplificador y llave de control
ˆ clave en el desarrollo de la electrónica
Operación simplificada
ˆ un voltaje (o corriente) entre dos de sus
terminales puede cambiar la corriente (o
voltaje) entre otro par de terminales
Bardeen, Shockley y Brattain (1948)
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
Caraterı́sticas:
ˆ dispositivo semi-conductor (activo)
ˆ presenta al menos tres terminales
ˆ usado como amplificador y llave de control
ˆ clave en el desarrollo de la electrónica
Operación simplificada
ˆ un voltaje (o corriente) entre dos de sus
terminales puede cambiar la corriente (o
voltaje) entre otro par de terminales
ˆ propiedad de amplificación: la señal de
salida (controlada) puede ser mayor que la
señal de entrada (de control)
Teorı́a de circuitos (3 clases)
Taller de Electrónica para Sı́ntesis Musical
Bardeen, Shockley y Brattain (1948)
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
ˆ una corriente en la base puede controlar una
corriente más grande en el colector
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
ˆ una corriente en la base puede controlar una
corriente más grande en el colector
ˆ relación proporcional: IC = β IB ,
Teorı́a de circuitos (3 clases)
β1
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
ˆ una corriente en la base puede controlar una
corriente más grande en el colector
ˆ relación proporcional: IC = β IB ,
β1
ˆ IE = IB + IC = (1 + β)IB ∼ βIB = IC
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
ˆ una corriente en la base puede controlar una
corriente más grande en el colector
ˆ relación proporcional: IC = β IB ,
β1
ˆ IE = IB + IC = (1 + β)IB ∼ βIB = IC
Funcionamiento como llave
ˆ corte y saturación
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
ˆ una corriente en la base puede controlar una
corriente más grande en el colector
ˆ relación proporcional: IC = β IB ,
β1
ˆ IE = IB + IC = (1 + β)IB ∼ βIB = IC
Funcionamiento como llave
ˆ corte y saturación
VIN = 0 ⇒ IB = 0
IC = 0 y VOUT = VCC
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Transistor
ˆ en un transistor bipolar las terminales se
denominan: base, colector y emisor
ˆ una corriente en la base puede controlar una
corriente más grande en el colector
ˆ relación proporcional: IC = β IB ,
β1
ˆ IE = IB + IC = (1 + β)IB ∼ βIB = IC
Funcionamiento como llave
ˆ corte y saturación
VIN = 0 ⇒ IB = 0
IC = 0 y VOUT = VCC
VIN = VCC ⇒ IB =
IC IB y VOUT
Teorı́a de circuitos (3 clases)
VCC
R
→0
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1
Transistor
2
Circuitos integrados
3
Amplificador operacional
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Circuitos integrados
ˆ en tamaño reducido se pueden integrar
billones de transistores y componentes
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Circuitos integrados
ˆ en tamaño reducido se pueden integrar
billones de transistores y componentes
ˆ ejemplos: contadores de tiempo, compuertas
lógicas, amplificadores operacionales, etc
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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1
Transistor
2
Circuitos integrados
3
Amplificador operacional
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
ˆ amplificador con entrada diferencial
(V+ − V− ) y una única salida Vout
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
ˆ amplificador con entrada diferencial
(V+ − V− ) y una única salida Vout
ˆ fuente de alimentación positiva y
negativa, Vs+ y Vs−
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
ˆ amplificador con entrada diferencial
(V+ − V− ) y una única salida Vout
ˆ fuente de alimentación positiva y
negativa, Vs+ y Vs−
ˆ voltaje de salida: diferencia de voltaje en
terminales de entrada por una ganancia
Vout = G (V+ − V− )
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
ˆ amplificador con entrada diferencial
(V+ − V− ) y una única salida Vout
ˆ fuente de alimentación positiva y
negativa, Vs+ y Vs−
ˆ voltaje de salida: diferencia de voltaje en
terminales de entrada por una ganancia
Vout = G (V+ − V− )
ˆ parámetros ideales y reales:
ideal
real
G
∞
105
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Rin
∞
1 MΩ
Rout
0
1Ω
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Amplificador operacional
Funcionamiento sin realimentación (lazo abierto)
ˆ incluso una diferencia muy pequeña entre
terminales de entrada será muy amplificada
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
Funcionamiento sin realimentación (lazo abierto)
ˆ incluso una diferencia muy pequeña entre
terminales de entrada será muy amplificada
ˆ el voltaje de salida no puede exceder los
lı́mites de tensión de alimentación
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
Funcionamiento sin realimentación (lazo abierto)
ˆ incluso una diferencia muy pequeña entre
terminales de entrada será muy amplificada
ˆ el voltaje de salida no puede exceder los
lı́mites de tensión de alimentación
ˆ por lo que necesariamente satura
V+ > V− ⇒ (V+ − V− ) > 0 ⇒ V out = Vs+
V+ < V− ⇒ (V+ − V− ) < 0 ⇒ V out = Vs−
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
Funcionamiento sin realimentación (lazo abierto)
ˆ incluso una diferencia muy pequeña entre
terminales de entrada será muy amplificada
ˆ el voltaje de salida no puede exceder los
lı́mites de tensión de alimentación
ˆ por lo que necesariamente satura
V+ > V− ⇒ (V+ − V− ) > 0 ⇒ V out = Vs+
V+ < V− ⇒ (V+ − V− ) < 0 ⇒ V out = Vs−
ˆ es un comparador entre voltajes de entrada
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Amplificador operacional
Funcionamiento sin realimentación (lazo abierto)
ˆ incluso una diferencia muy pequeña entre
terminales de entrada será muy amplificada
ˆ el voltaje de salida no puede exceder los
lı́mites de tensión de alimentación
ˆ por lo que necesariamente satura
V+ > V− ⇒ (V+ − V− ) > 0 ⇒ V out = Vs+
V+ < V− ⇒ (V+ − V− ) < 0 ⇒ V out = Vs−
ˆ es un comparador entre voltajes de entrada
ˆ lo que tiene diversas aplicaciones
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
ˆ un comportamiento más controlado se logra
por realimentación negativa: una porción de
la salida se conecta a la entrada inversora
configuración inversora
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
ˆ un comportamiento más controlado se logra
por realimentación negativa: una porción de
la salida se conecta a la entrada inversora
ˆ esto tiene el efecto de reducir la ganancia
configuración inversora
Teorı́a de circuitos (3 clases)
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
ˆ un comportamiento más controlado se logra
por realimentación negativa: una porción de
la salida se conecta a la entrada inversora
ˆ esto tiene el efecto de reducir la ganancia
ˆ la ganancia queda determinada por el
circuito de realimentación
configuración inversora
V+ = 0
I =
⇒
Vin − V−
V− − Vout
=
Rin
Rf
Vout = −
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V− = 0
Rf
Vin
Rin
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
ˆ un comportamiento más controlado se logra
por realimentación negativa: una porción de
la salida se conecta a la entrada inversora
ˆ esto tiene el efecto de reducir la ganancia
ˆ la ganancia queda determinada por el
circuito de realimentación
configuración inversora
V+ = 0
I =
⇒
V− = 0
Vin − V−
V− − Vout
=
Rin
Rf
Vout = −
Rf
Vin
Rin
ˆ hay inversión y escalado de la entrada
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
ˆ un comportamiento más controlado se logra
por realimentación negativa: una porción de
la salida se conecta a la entrada inversora
ˆ esto tiene el efecto de reducir la ganancia
ˆ la ganancia queda determinada por el
circuito de realimentación
configuración inversora
V+ = 0
I =
⇒
V− = 0
Vin − V−
V− − Vout
=
Rin
Rf
Vout = −
Rf
Vin
Rin
configuración no inversora
ˆ hay inversión y escalado de la entrada
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
ˆ un comportamiento más controlado se logra
por realimentación negativa: una porción de
la salida se conecta a la entrada inversora
ˆ esto tiene el efecto de reducir la ganancia
ˆ la ganancia queda determinada por el
circuito de realimentación
configuración inversora
V+ = Vin
I =
⇒
V− = Vin
Vin
Vout − Vin
=
R1
R2
Vout =
R1 + R2
Vin
R1
configuración no inversora
ˆ hay solo escalado de la entrada
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Amplificador operacional
Funcionamiento con realimentación (lazo cerrado)
Existen muchas otras configuraciones tı́picas
amplificador logarı́tmico
Vout = −VT ln( IVs inR )
amplificador sumador
1
Vout = −Rf ( V
R1 +
V2
R2
+ ··· +
Vn
Rn )
Schmitt trigger (comparador con histéresis)
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