Circuitos

SECRETARIA DE EDUCACIÓN
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
DEL SURESTE DE VERACRUZ
MANUAL DE ASIGNATURA
PROGRAMA EDUCATIVO
TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN
MANTENIMIENTO
ASIGNATURA
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
AUTORES
ING. RENE ALBERTO ORGANISTA OLIVEROS
FECHA DE ELABORACIÓN
MAYO DE 2018
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
ÍNDICE
ÍNDICE ........................................................................................................ 1
1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 3
UNIDAD TEMÁTICA I.
DIODOS .................................................................... 5
Tema 1.1. DIODOS RECTIFICADORES ....................................................... 5
TEMA 1.2. RECTIFICACIÓN ......................................................................... 5
TEMA I.3. DIODOS ESPECIALES (ZENER Y LED) ...................................... 6
TEMA I. 4. FUENTES DE TENSIÓN DE CORRIENTE DIRECTA (CD)......... 6
Práctica No. 1 ........................................................................................... 15
Práctica No. 2 ........................................................................................... 21
Práctica No. 3 ........................................................................................... 27
UNIDAD TEMÁTICA II.
TRANSISTORES ................................................... 28
TEMA II.1. TRANSISTORES BIPOLARES .................................................. 28
TEMA II.2. AMPLIFICACIÓN ....................................................................... 28
TEMAS II.3. CONMUTACIÓN ..................................................................... 29
TEMAS II.4. FALLAS EN CIRCUITOS CON TRANSISTORES BIPOLARES
.................................................................................................................... 29
II.1. TRANSISTORES BIPOLARES TBJ ........................................................ 30
UNIDAD TEMÁTICA III.
TIRISTORES ......................................................... 43
TEMA III.1. RECTIFICADORES CONTROLADOS DE SILICIO (SCR) ......... 43
TEMA III.2. DIACS ...................................................................................... 43
TEMA III.3. TRIACS .................................................................................... 44
TEMA III.4. OPTOACOPLADORES ............................................................ 44
Práctica No. 4 ........................................................................................... 48
UNIDAD TEMÁTICA IV.
AMPLIFICADORES OPERACIONALES ............... 61
TEMA IV.1. AMPLIFICADORES OPERACIONALES .................................. 61
tema iv.2 configuraciones lineales ............................................................... 62
TEMA IV.3. CONFIGURACIONES NO LINEALES ...................................... 62
1
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Práctica No. 5 ........................................................................................... 69
3. PROYECTO DE LA ASIGNATURA ............................................................. 70
4. INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN ........................................................... 71
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 73
5. ANEXOS ................................................................................................ 74
2
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
1. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO
El alumno construirá dispositivos electrónicos analógicos básicos utilizados en
equipos industriales y comerciales, mediante el empleo de componentes
electrónicos, para conservar la operación de los procesos
COMPETENCIA
Gestionar las actividades de mantenimiento mediante la integración del plan
maestro, para garantizar la operación y contribuir a la productividad de la
organización.
La electricidad y la electrónica son disciplinas íntimamente unidas entre si. La
electricidad, se encarga del estudio, generación, y distribución de la energía
eléctrica, así como de sus operadores y receptores asociados entre si, que la
transforman en un elemento útil. Por otra parte, la electrónica es la rama de la
física aplicada que estudia la construcción y diseño de circuitos que permiten
generar, modificar y manipular una señal eléctrica. Las operaciones que llevan a
cabo los circuitos electrónicos consisten en aumentar o atenuar una señal
(amplificación y atenuación), forzar el sentido de circulación de la carga eléctrica
(rectificación) o dejar pasar únicamente aquellas señales u ondas eléctricas de
determinada frecuencia (filtrado).
Los circuitos electrónicos pueden clasificarse en analógicos y digitales, (el estudio
en este curso será solamente analógico), según se trate de circuitos que permiten
el tratamiento de una señal analógica o digital. Una señal es analógica cuando
puede tomar cualquier valor en el tiempo dentro del rango permitido, y digital
(multivaluada) cuando varía en el tiempo a intervalos concretos. Sin embargo,
cuando únicamente puede tomar dos valores, se denomina digital binaria.
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ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
En la actualidad, muchos de los aparatos y dispositivos que utilizamos a diario
contienen circuitos electrónicos digitales (computadoras, teléfonos celulares,
DVD…etc). El funcionamiento de cualquier circuito electrónico, sólo puede
explicarse a partir del conocimiento del funcionamiento y características de cada
uno de los componentes interconectados que lo integran. Estos se pueden
clasificar en dos grupos: componentes pasivos y componentes activos. Tanto unos
como otros se fabrican, generalmente normalizados, es decir, con parámetros o
valores y características determinadas. Los componentes electrónicos pasivos no
generan ni amplifican por si mismos señales eléctricas. Se comportan como
receptores que pueden compensar o ajustar una señal eléctrica en un circuito.
Los componentes pasivos incluidos habitualmente en los circuitos electrónicos son
las resistencias, capacitores y las bobinas. Por otra parte los componentes
electrónicos activos pueden generar, modificar y amplificar el valor de una señal
eléctrica. Son componentes activos las baterías, generadores, los diodos y los
transistores. En general en todo sistema electrónico podemos encontrar tres tipos
de elementos: los dispositivos de entrada (interruptores, resistencias variables con
la luz, con la temperatura, etc, los dispositivos de salida (diodos led, relés,
zumbadores….), y los dispositivos de control o proceso, que son los componentes
capaces de realizar por si mismos una función concreta de control sobre las
señales de salida en función de la señal de entrada recibida (transistores, circuitos
integrados, etc).
4
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
UNIDAD TEMÁTICA I.
DIODOS
OBJETIVO: El alumno construirá fuentes de tensión reguladas, mediante el empleo
de diodos rectificadores y
reguladores de tensión, para mantener en
operación los equipos industriales.
RESULTADO
DE APRENDIZAJE:
Construirá fuentes de tensión reguladas fijas y
variables con circuitos integrados, acompañadas de un reporte que incluya
mediciones, diagramas de conexión y diagnóstico de los parámetros eléctricos de
éstas.
TEMA 1.1. DIODOS RECTIFICADORES
SABER: Describir las características de los diodos semiconductores de uso común
en la industria. Expresar las características, parámetros e implementación de
circuitos en serie y paralelo de los diodos en CD.
SABER HACER: Interpretar en una hoja de datos los parámetros eléctricos del diodo
rectificador. Construir circuitos considerando polarización inversa, directa, diodo
ideal y aproximaciones del diodo.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo.
TEMA 1.2. RECTIFICACIÓN
Saber: Describir las características, parámetros y aplicaciones de los rectificadores
de tensión de media onda.
Describir las características, parámetros y aplicaciones de los rectificadores de
tensión de onda completa.
Sabe hacer: Construir y poner en funcionamiento rectificadores de media onda.
5
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Construir y poner en funcionamiento rectificadores de onda completa con dos
diodos y puente rectificador.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo
TEMA I.3. DIODOS ESPECIALES (ZENER Y LED)
Saber: Describir las características, parámetros y aplicaciones de los diodos zener.
Describir las características, parámetros y aplicaciones de los diodos emisores de
luz.
Saber hacer: Construir y poner en funcionamiento circuitos que involucren diodos
zener en aplicaciones de regulación de tensión.
Resolver circuitos que permitan determinar la resistencia limitadora del diodo
emisor de luz.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo:
TEMA I. 4. FUENTES DE TENSIÓN DE CORRIENTE DIRECTA (CD).
Saber: Describir las características, parámetros y aplicaciones de las fuentes de
tensión no reguladas.
Describir las características, parámetros y aplicaciones de las fuentes de tensión
reguladas.
Saber hacer: Desarrollar y poner en funcionamiento fuentes no reguladas de
tensión. Desarrollar y poner en funcionamiento fuentes reguladas de tensión, tanto
fijas como variables con circuitos integrados reguladores de tensión.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo
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ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
I. DIODOS
I.1. DIODOS RECTIFICADORES
EL DIODO IDEAL.
Uno de los dispositivos electrónicos más sencillos que existen, pero no menos
importante es el diodo. Sus características son muy similares a las de un
interruptor sencillo y este, aparece en una amplia cantidad de aplicaciones, que
van desde las mas sencillas a configuraciones realmente complejas.
Para analizar la construcción y las características de un dispositivo real, es preciso
considerar al diodo como un elemento ideal, lo cual nos ofrecerá, una base de
comparación efectiva. El diodo ideal es un dispositivo de dos terminales, con el
símbolo y características de operación que se muestran en la figura 1.1.
+
VD
+
ID
+
-
ID
ID
0
VD
-
+
ID
a) Símbolo
VD
b) Características
Figura 1.1. a) Símbolo del diodo, b) características de conducción.
7
-
+
VD
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Las características de un diodo ideal son aquellas de un interruptor que
puede conducir corriente en una sola dirección.
VD
+
ID
Corto circuito
ID (Limitado por el circuito)
a)
VD
-
0
Circuito abierto
+
ID = 0
b)
a) Figura 1.2. a) Estado de conducción, b) No conducción del diodo ideal según
esta determinado por la polarización aplicada.
MATERIALES SEMICONDUCTORES
Un material semiconductor se suele aplicar a un rango de niveles situado a la
mitad, entre dos límites.

Conductor: Material que soporte un flujo generoso de carga, cuando una
fuente de voltaje de magnitud limitada se aplica a través de sus terminales.

Aislante: Material que ofrece un nivel muy bajo de conductividad bajo la
presión de una fuente de voltaje aplicada.

Semiconductor: Es un material que posee un nivel de conductividad sobre
algún punto entre los extremos de un aislante y un conductor.
8
VD
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
De manera inversa, y relacionada con la conductividad de un material, se
encuentra su resistencia al flujo de carga o corriente. Esto es, mientras mas alto
es el nivel de conductividad, menor es el nivel de resistencia. En las tablas, el
termino resistividad (ρ, la letra griega rho) se utiliza a menudo para comparar los
niveles de resistencia de los materiales. En unidades métricas, la resistividad de
un material se mide en Ω – cm, o en Ω – m. las unidades Ω-cm se derivan de la
sustitución de las unidades para cada cantidad de la figura 1.2, en la siguiente
ecuación.
R
ρl
R = ____
AA
ξ
1 cm
Fig 1.3. Definición de las unidades de
Donde:
resistividad
RA
ρ=
l
=
(Ω) (cm)2
Ω-cm
cm
DIODO SEMICONDUCTOR
El diodo al ser un dispositivo de dos terminales, la aplicación de un voltaje a través
de sus terminales permite tres posibilidades; sin polarización, polarización
directa y sin polarización.

Sin polarización aplicada ( VD = 0 V )
En ausencia de un voltaje de polarización aplicado, el flujo neto de la carga en
cualquier dirección para un diodo semiconductor es cero.
9
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
+
VD = 0v
ID = 0 mA
Figura 1.4. Diodo sin polarización

Polarización inversa ( VD < 0V )
A la corriente que existe bajo las condiciones de polarización inversa se le llama
corriente de saturación inversa, y se representa mediante Is
VD
+
Is
-
+
(Opuestos)
Figura 1.5. Diodo con polarización inversa.

Polarización directa ( VD > 0V )
Un diodo semiconductor tiene polarización directa cuando se ha establecido la
asociación tipo p y tipo n y negativo.
+
VD
-
ID
+
-
(Similares)
Figura 1.6. Diodo con polarización directa.
10
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Silicio en función del Germanio
Los valores del silicio, en función de la corriente y temperatura son mas altos que
los del germanio, y para los primeros, los niveles de voltaje pueden encontrarse en
el orden de los 1000 V, mientras que los segundos cerca de los 400V.
VT = 0.7 (Si)
VT = 0.3 (Ge)
Figura
1.7.
Grafica
Silicio
VS
Germanio
CONFIGURACIONES DE DIODOS EN SERIE CON ENTRADA DE DC
En general un diodo esta en estado “encendido” si la corriente establecida por las
fuentes aplicadas es tal que su dirección concuerda con la flecha del símbolo del
diodo, y VD ≥ 0.7 V para el silicio y VD ≥ 0.3 V para el germanio.
V D = VT
VR = E - VT
VR
ID = IR =
R
11
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
EJEMPLO 1. Para la configuración de diodos en serie de la siguiente figura,
determine VD, VR e IR
VD = 0.7 V
VR = E – VD = 8 V – 0.7 = 7.3 V
ID = IR = VR / R = 7.3 V / 2.2 KΩ  3.32mA
Figura 1.8. Diodo en serie con una resistencia
EJEMPLO 2. Repetir el ejercicio anterior con el diodo invertido
E – VD – VR = 0
VD = E – VR = 8 – 0 = 8V
Figura 1.9. Diodo invertido en serie con una resistencia.
EJEMPLO 3. Para la configuración de diodos en serie de la siguiente figura,
determinar VD, VR e ID
ID = 0A
VR = IRR = IDR = (0A) 1.2 KΩ = 0V
VD = E = 0.5V
Figura 1.10. Diodo invertido en serie con
una resistencia sin polarización.
12
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
EJEMPLO 4. Determinar Vo e ID, para el circuito en serie de la siguiente figura.
Vo = E – VT1 – VT2 = 12V – 0.7V – 0.3V = 11V
ID = IR = VR / R = Vo / R = 11 / 5.6
KΩ  1.96mA
Figura 1.11. Configuración de dos diodos
en serie con una resistencia y Vo.
EJEMPLO 5. Determinar ID, VD y Vo para el siguiente circuito
Vo = IRR = IDR = (0A)R = 0V
VD2 = circuito abierto = E = 12V
E – VD1 – VD2 – Vo = 0
VD2 = E – VD1 – Vo = 12 – 0 -0 = 12v
Vo = 0V
Figura 1.12. Configuración de dos diodos invertidos en serie con una
resistencia y Vo.
EJEMPLO 6. Determinar I, V1, V2 Y Vo, para la configuración de dc en serie del
sig. Circuito.
I = E1 + E2 – VD / R1 + R2 = 10 + 5 – 0.7 / 4.7K + 2.2K = 14.3/6.9 KΩ = 2.07mA
y los voltajes son :
V1 = IR1 = 2.07 (4.7 KΩ) = 9.73 V
V2 = IR2 = 2.07 (2.2 KΩ) = 4.55 V
-E2 + V2 – Vo = 0
Vo = V2 – E2 = 4.55 – 5 = -.45V
Figura 1.13. Configuración
de un diodo en serie con una
resistencia y dos fuentes de
alimentación Vo.
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ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
CONFIGURACIONES EN PARALELO Y SERIE – PARALELO
EJEMPLO 7. Determinar Vo, I1, ID1 e ID2 para la configuración de diodos en
paralelo de la sig. Figura.
I1 = VR / R = E – VD / R =
=10 – 0.7 / 0.33 KΩ = 28.18mA ID1
= ID2 = I1 / 2 = 28.18 mA / 2 =
14.09mA
Figura 1.14. Configuración de dos diodos en paralelo con una
resistencia.
EJEMPLO 8. Determinar la corriente I para la red de la figura.
I = E1 – E2 – VD / R = 20 – 4 - .07 / 2.2 KΩ = 6.95 mA
Figura 1.15. Configuración de dos diodos en paralelo con una resistencia y dos
fuentes de alimentación.
14
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
PRÁCTICA NO. 1
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
DIODOS EN SERIE Y PARALELO
I. DIODOS
I. DIODOS RECTIFICADORES
Que el alumno conozca y realice circuitos
electrónicos con diodos en su configuración en serie
y paralelo.
FECHA:
2 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar la simulación y la práctica de las siguientes configuraciones de diodos,
observando su funcionamiento y sus parámetros de voltaje y corrientes
correspondientes.
MATERIALES Y EQUIPOS:
 Software Electronic Workbench o de simulación de ctos. electrónicos
 Protoboard
 Diodos serie 1N4002-4003
 Multímetro
 Osciloscopio
 Herramienta para electrónica
PROCEDIMIENTO:
1. Realice los problemas en Electronic workbench que se muestran en las
figuras, desde el 1.8 hasta el 2.5.
2. Realice los problemas utilizando una tableta protoboard, que se muestran en
las figuras, desde el 1.8 hasta el 2.5.
3. en cada una de los ejercicios, se tendrá que obtener las mediciones eléctricas
correspondientes.
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
El análisis sobre este tipo de componente electrónica, se basa en su estructura
de material semiconductor, además de corroborar su funcionamiento dentro de la
electrónica actual.
CONCLUSIÓN
Con esta practica, se pretende analizar el principio de conversión de la corriente
alterna a directa.
CUESTIONARIO
1. Investiga en libros e Internet, que otros tipos de diodos existen y sus
aplicaciones
REFERENCIAS
9
15
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
I.2. RECTIFICACIÓN
ENTRADAS SENOIDALES; RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA
Ahora el análisis se ampliara para incluir las funciones variables en el tiempo, tales
como la forma de onda senoidal y la onda cuadrada. La red mas simple que se
examinara con una señal variable en el tiempo aparece en la siguiente figura.
Figura 1.16. Rectificador de media onda.
Durante el primer semi-ciclo de la corriente alterna que es en el periodo T → T/2,
el diodo rectificador solo deja pasar al pulso positivo de la onda senoidal, con lo
cual, al invertir su polaridad, el diodo se comporta como un circuito abierto y no
permite pasar el ciclo correspondiente a T/2 → T, que es el semi-ciclo negativo en
este caso solo los pulsos positivos cumpliendo con la rectificación de media onda.
Como se muestra a continuación en la figura.

Figura 1.17. Región de conducción (0 → T/2)
16
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE

Figura 1.18. Región de no conducción (T/2 → T)

Figura 1.19. Señal rectificada de media onda.
De esta última imagen tenemos que la señal de salida Vo tiene un área neta
positiva arriba del eje sobre un periodo completo, y un valor promedio determinado
por:
Vdc = 0.318Vm
Con esto se tiene, que al proceso de eliminación de la mitad de la señal de
entrada para establecer un nivel de d.c. se le llama rectificación de media onda.
17
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
EJEMPLO DE RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA.
a) Dibujar la salida Vo y determinar el nivel de dc de la salida de la sig. Fig.
b) Repetir el inciso a, si el diodo ideal es reemplazado por un diodo de silicio
c) Repetir los incisos a y b, si Vm se incrementa a 200V
Figura 1.20. Voltaje de entrada y circuito
SOLUCIÓN:
a) en este caso, la configuración del diodo nos dice que solo conducirá la
parte negativa, el cual, para el periodo completo el nivel de d.c. es:
Vdc = -0.318 (Vm) = -0.318 (20V) = -6.36V
El signo menos nos indica la polaridad de salida.
b) Cambiando el diodo ideal por uno de silicio tendremos:
Vdc  -0.318 (Vm – VT) = -0.318(20 – 0.7V) = -0.318 (19.3V) = -6.14V
c) Para el incremento de 20 a 200V, tendremos:
Ideal:
Vdc  -0.318 (200V) = -0.318 (200V) = -63.6V
Silicio:
Vdc  -0.318 (200-0.7V) = -0.318 (199.3V) = -63.38V
El nivel que se desea a partir de una entrada senoidal, se puede depurar al 100%
si se utiliza un proceso llamado rectificación de onda completa. La forma mas
común de realizarlo se muestra en la siguiente figura.
18
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE

Figura 1.21. Puente rectificador de onda completa.

Figura 1.22. Trayectoria de conducción para la región positivas de vi.

Figura 1.23. Trayectoria de conducción para la región negativa de vi.
Vdc = 0.636Vm

Figura 1.24. Formas de onda de entrada y salida para un rectificador de
onda completa.
19
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Debido a que el área arriba del eje para un ciclo completo es ahora del doble vs la
obtenida en un sistema de media onda, el nivel de d.c. también se duplica.
Vdc = 0.636Vm
TRANSFORMADOR CON DERIVACIÓN CENTRAL (TAP CENTRAL)
Otro rectificador popular de onda completa se muestra a continuación, pero a
diferencia del rectificado pasado, este solo requiere de dos diodos en lugar de
cuatro, pero requiere de un transformador con derivación central (CT, por sus
iniciales en ingles de Center Tapped).

Figura 1.25. Transformador de onda completa con derivación central (Tap
Central)

Figura 1.26. Condiciones para la región positiva de Vi.
20
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
PRÁCTICA NO. 2
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
RECTIFICACIÓN DE MEDIA ONDA Y DE ONDA
COMPLETA
I. DIODOS
I. DIODOS RECTIFICADORES
Que el alumno conozca y realice circuitos
electrónicos de rectificación de media onda, y de
onda completa.
FECHA:
2 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar la simulación y la práctica de las siguientes configuraciones de diodos
rectificadores de media onda, y de onda completa mostradas en las figuras 3.0 y
3.1..
MATERIALES Y EQUIPOS:
 Software Electronic Workbench o de simulación de ctos. electrónicos
 Protoboard
 4. Diodos serie 1N4002 al 4003
 1.- Transformador con Tap central, 12+, 12-, 3
 1 – 1.- Capacitor electrolítico 4700f, y 100nf
 Multímetro
 Osciloscopio
 Herramienta para electrónica
PROCEDIMIENTO:
Colocar los diodos, según su configuración de las figuras mostradas.
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
Analizar los procedimientos de rectificación de media onda, y de onda completa
de los diodos rectificadores.
CONCLUSIÓN
Con esta práctica se conocerá la etapa de rectificación, tanto de media onda,
como de onda completa, y su utilización e importancia en la electrónica.
CUESTIONARIO
1.- ¿Cual de las dos formas de rectificación es la que se utiliza en la mayoría de
los aparatos electrónicos que usted conoce.¿
2.- ¿Mencione una aplicación de los rectificadores de media onda¿
REFERENCIAS
Electrónica: teoría de circuitos
21
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
I.3. DIODOS ESPECIALES (Zener y LEDs)
DIODOS ZENER
Cuando existe una polarización inversa denotada como Vz, revela que la corriente
en la región Zener tiene una dirección opuesta a aquella de un diodo con
polarización directa.
Figura 1.27. Región Zener
Esta región cuya características es única se emplea en el diseño de este tipo de
diodos, los cuales tienen un símbolo grafico que aparece en la siguiente figura,
así, tanto el diodo semiconductor como el Zener se presenta uno al lado del otro
para con el objeto de asegurar que la dirección de la conducción se comprenda.
Figura 1.28. Dirección de la conducción a) diodo
Zener, b) diodo semiconductor
(a)
(b)
El circuito equivalente completo del diodo Zener en la región Zener, incluye una
pequeña resistencia dinámica y una batería igual al potencial Zener, como se
muestra en la siguiente figura.
22
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
(a)
(b)
Figura 1.29. Circuito equivalente de Zener: a) completo; b) aproximado
DIODOS EMISORES DE LUZ (LED)
En la actualidad, estos dispositivos que emiten luz cuando se polarizan en forma
apropiada son de un uso amplio y variado. Los dos tipos que se utilizan con mayor
frecuencia son, el diodo emisor de luz (LED, por las iniciales en ingles: Light
emitting Diode) y la pantalla de cristal liquido (LCD, por las iniciales en ingles:
liquid cristal display)
Como lo indica su nombre, el diodo emisor de luz (LED) es un diodo con todas sus
características el cual emite luz visible cuando se polariza. Al proceso de
emisión de luz mediante la aplicación de una fuente de energía eléctrica se le
llama electroluminiscencia.
Figura 1.30. Símbolo grafico
23
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
I.4. FUENTES DE TENSIÓN DE CORRIENTE DIRECTA (CD)
PARTES QUE INTEGRAN UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN.
La operación principal de una fuente de alimentación es convertir la corriente
alterna en una directa con la mayor estabilidad posible y para ello, se requieren
diseñar o construir las siguientes etapas.
Entrada de la red
Salida c.d
Eléctrica c.a
Transformador
1)
Rectificador
Filtro
2)
3)
Regulador
4)
La etapa 1 y 2 ya las hemos estudiado y analizado con anterioridad, por lo que nos
corresponde analizar las etapas 3 y 4 de las fuentes de alimentación.
Etapa 3, El Filtro: Cuando la tensión de la carga aumenta de cero a un nivel pico,
el cual, vuelve a caer a cero nuevamente no es precisamente lo que la mayoría de
los equipos electrónicos requiere. Lo que se requiere es una tensión constante,
parecida a la que entrega una batería, con lo cual, para obtener este tipo de
tensión rectificada en la carga se necesita el empleo de un filtro.
El mas común de los filtros es el capacitor en la entrada, que sin embrago en
algunos casos puede que no sea suficiente y se tendrá que utilizar algunos
componentes adicionales. Este filtro mostrado en la siguiente figura 4.1. es el más
usado y basta con conectar un capacitor en paralelo con la carga (RL)
24
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura 1.31. Circuito con un diodo y un capacitor como filtro
Etapa 4, El Regulador: los reguladores de tensión son elementos que se encargan
de reducir el rizado y proporcionar un voltaje a la salida lo mas estable posible.
Los más comunes de estos dispositivos son los circuitos integrados encapsulados
de tres terminales, que son de bajo costo y de una operación bastante aceptable.
En la figura 1.32. Se muestra una fuente de alimentación variable con uno de
estos reguladores:
LM350 de tres terminales.
Figura 1.32. Etapa de regulación con el regulador LM350K.
25
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Los tipos de reguladores que se suelen usar son:
-
Reguladores de la serie 78XX:
-
Regulador ajustable LM350K
Etapa 5: Acoplamiento de etapas: en esta parte se acoplan todas las etapas
para concretar la fuente de alimentación variable. Cabe mencionar que para un
correcto funcionamiento de este dispositivo, es necesario ir paso a paso,
chocando y corrigiendo los valores y analizando los errores que de ella puedan
wemanar. En la figura 4.3. Se muestra el diagrama final de una fuente de
alimentación, la cual tendrá en su salida, una variación de voltaje de entre 1.4
v, hasta 30 v, entregando una corriente de 2 amperes.
Figura 1.33. Fuente de alimentación variable con regulador de voltaje LM350K
26
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
PRÁCTICA NO. 3
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
FUENTE DE ALIMENTACIÓN VARIABLE
I. DIODOS
Fuentes de tensión de corriente directa (cd)
Que el alumno construya una fuente de alimentación
variable, empleando diodos rectificadores, filtros y
reguladores de tensión.
FECHA:
6 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar una fuente de alimentación variable, que vaya desde los 2 volts, hasta
los 30, entregando aproximadamente 2 amperes.
MATERIALES Y EQUIPOS:
 1 Interruptor On/Off
 4 diodos 1N5404
 1 transformador 24V a 3 amp
 2 capacitores de 100nF
 2 capacitores de 4700F (electrolítico)
 2 capcitores de 100nF
 2 capacitores de 47F (electrolítico)
 1 regulador de voltaje LM350K, encapsulado (TO-220) plastico
 1 potenciómetro de 5kΩ
 5 resistencias de 270Ω
 Placa felonica
 Cable y clavija
 Caja de metal o acrílico
PROCEDIMIENTO:
1.- Iniciar con la etapa reductora de voltaje en el transformador para asi obtener el
voltaje adecuado de operación.
2.- acoplar la etapa de rectificación con el transformador
3.- conectar el capacitor y medir el voltaje.
4- al tener la etapa de rectificación completada junto con el filtro, acoplar la etapa
de regulación de voltaje, conectando de acuerdo a sus especificaciones el
regulador de voltaje LM350K
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
Conocer el funcionamiento de una fuente de alimentación variable, asi como el
desglose de cada una de sus etapas.
CONCLUSIÓN
CUESTIONARIO
2.
REFERENCIAS
27
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
UNIDAD TEMÁTICA II.
TRANSISTORES
Objetivo: El alumno construirá circuitos amplificadores y conmutadores, mediante
el uso de los principios de operación de los transistores, para mantener los equipos
en funcionamiento.
Resultados del aprendizaje: Construirá circuitos amplificadores y conmutadores
con
acompañados
transistores
de
un
bipolares
reporte
que
incluya
mediciones, diagramas de conexión y diagnóstico de los parámetros eléctricos de
estos.
TEMA II.1. TRANSISTORES BIPOLARES
Saber: Describir las características, parámetros, configuraciones y polarización de
los transistores bipolares NPN y PNP.
Identificar los circuitos de polarización por divisor de tensión y polarización de
emisor empleados en transistores BJT.
Saber hacer: Interpretar en una hoja de datos los parámetros eléctricos del
transistor bipolar. Construir y poner en funcionamiento circuitos que involucren
transistores BJT en polarización por divisor de tensión y polarización de emisor.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo
TEMA II.2. AMPLIFICACIÓN
Saber: Describir las características, parámetros y aplicaciones de los transistores
bipolares en la región de amplificación, utilizando la configuración de emisor
común.
28
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Saber hacer: Construir y poner en funcionamiento circuitos para amplificación de
corriente, utilizando transistores bipolares.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo.
TEMAS II.3. CONMUTACIÓN
Saber: Describir las características, parámetros y configuración de los transistores
bipolares en la región de conmutación, utilizando transistores NPN.
Describir las características, parámetros y configuración de los transistores
bipolares en la región de conmutación, utilizando transistores PNP.
Saber hacer: Construir y poner en funcionamiento circuitos que utilicen
transistores bipolares en la región de conmutación, mediante transistores NPN
Construir y poner en funcionamiento circuitos que utilicen transistores bipolares en
la región de conmutación, mediante transistores PNP.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo
TEMAS II.4. FALLAS EN CIRCUITOS CON TRANSISTORES BIPOLARES
Saber: Enlistar fallas típicas en circuitos con transistores bipolares.
Saber hacer: Diagnosticar y corregir fallas en circuitos con transistores bipolares.
Ser: Ordenado, Ético, Analítico, Observador, Proactivo.
29
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
II. TRANSISTORES
II.1. TRANSISTORES BIPOLARES TBJ
Este elemento semiconductor llamado transistor se compone de tres capas que
consisten en dos de material tipo n y una capa de tipo p, o viceversa. Al primero lo
identificamos como transistor npn, en tanta que al segundo pnp y ambos se
muestran en la siguiente figura con polarización dc.
(a)
Figura 2.1.
(b)
Transistores
a) pnp, b)npn
Pnp
npn
Para esta configuración antes mostrada, las terminales se indican con las
siguientes literales.
E = emisor
C = colector
B = base

EMISOR.
La unión base-emisor se polariza en forma directa. Los valores del voltaje de
polarización más comunes son 0.3 v para el Ge y 0.7 v para el Si.
30
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
El emisor P del transistor pnp de la figura (a) inyecta huecos a su unión con la
base. La dirección de la corriente de huecos en el emisor está señalada por la
flecha que aparece en su símbolo. Cuando la flecha apunta hacia la base, la unión
entre el emisor y ella es del tipo pnp.
En el transistor de la figura (b), el emisor inyecta electrones en la base. Por
consiguiente, para un emisor de tipo N el símbolo es una flecha que señala en
dirección contraria a la base y opuesta al flujo de electrones.
En los símbolos para transistores, el emisor es el único que tiene una flecha.
Cuando ésta apunta hacia la base, el transistor es PNP; en caso contrario, el
transistor es NPN. En la práctica, todos los transistores pequeños utilizados en
amplificadores de audio y RF son de tipo NPN,
fabricados con silicio y con
voltajes de polarización directa entre la base y el emisor de 0.6 v.

COLECTOR.
La función de este electrodo es remover las cargas de su unión con la base. En la
figura (a), el
transistor PNP tiene un transistor P que recibe huecos. En el
transistor NPN de la figura (b), el colector N recibe electrones.
La unión base-colector siempre tiene un voltaje con polarización inversa. Los
valores más
frecuentes de este voltaje varían de 4 a 100 v. La polarización
inversa impide el flujo de portadores mayoritarios del colector hacia la base. Sin
embargo, en la dirección opuesta, de la base hacia el colector, el voltaje en este
último atrae las cargas en la base que proporciona el emisor.

BASE.
La base separa el colector del emisor. La unión base-emisor tiene polarización
directa y, por tanto, la resistencia del circuito del emisor es muy baja. La unión
base-colector tiene
polarización inversa y, por consiguiente, la resistencia del
circuito del colector es muy grande.
31
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE

CORRIENTE DE COLECTOR.
El requisito final para que el transistor funcione es que el circuito base-emisor
controle la corriente del colector. El emisor tiene una contaminación considerable
de impurezas con el fin de proporcionar portadores mayoritarios. Sin embargo, la
base tiene una cantidad pequeña de impurezas y es muy delgada, lo cual permite
que las cargas puedan moverse hacia la unión con el colector. El voltaje en el
colector es relativamente grande. Como consecuencia de estos factores,
prácticamente todas las cargas inyectadas a la base por el emisor circulan por el
circuito del colector.
Es común que entre un 98% y 99% de las cargas inyectadas por el emisor formen
la corriente del colector Ic. El restante 1% y 2% pasa a formar la corriente de base
Ib.
Por ejemplo, considérense las corrientes en un transistor npn. El emisor n inyecta
electrones en la base p. En ella, los electrones son portadores minoritarios.
Como consecuencia de las escasas impurezas contenidas en la base, muy pocos
electrones pueden recombinarse con los huecos de la base. Cualquier nueva
combinación de cargas en la base genera una corriente de retorno Ib muy
pequeña, que circula de la base hacia el emisor.
En la unión base-emisor existe una concentración muy alta de electrones libres
gracias a la polarización directa. Como resultado de lo anterior, casi todos los
electrones fluyen a lo largo de la base hacia la unión con el colector.
La abreviatura TBJ, de transistor bipolar de unión, del ingles (BJT, bipolar Juntion
transistor), y la dirección de la corriente esta indicada por la flecha vista en su
símbolo, dependiendo si es pnp o npn.
32
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
El transistor bipolar es en esencia un amplificador de corriente al cual introducimos
esta misma por una de sus terminales que en este caso es la base (b), la cual será
entregada por la terminal del emisor (e) amplificada y debiéndole así su nombre de
amplificador.
El factor de amplificación lo denominamos el factor ß (beta), y es un dato
proporcionado por el fabricante, el cual podemos calcular e modelos de d.c. de los
cuales los niveles de IC e IB se obtienen de la siguiente manera.
ß = IC / IB
De aquí, los valores tanto de IC como de IB son determinados en un punto de
operación en particular de las características del transistor.
Para el caso de c.a. la beta del circuito se define en los siguientes términos.
ßac = IC / IB
VCE = constante
el factor de amplificación de corriente directa de emisor común es el nombre
correcto con el que nosotros identificamos a la ß, debido a que por lo general la
corriente del colector es la corriente de salida para una configuración de emisor
común, y la corriente de base es la corriente de entrada.
33
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
OPERACIÓN DEL TRANSISTOR
La operación básica del transistor usando el tipo pnp. La operación npn es
exactamente la misma que si se intercambiaran las funciones que cumplen el
electrón y el hueco. Se redibujar de nueva cuenta el transistor pnp sin la
polarización base-colector
Figura 2.2. Operación
del transistor.
CONFIGURACIÓN EMISOR COMÚN
La configuración de los transistores que mas a menudo se encuentra es la emisor
común, que se muestra en la siguiente figura para los transistores tanto pnp como
npn. Se le denomina de esta manera debido a que el emisor es común y hace
referencia a las terminales de entrada como de salida. En la figura también se
describe de manera grafica del circuito de entrada o base-emisor y otro para el de
salida o colector-emisor.
Figura 2.3. Notación y simbología e-c; a) npn; b) pnp
34
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
En la región activa de un amplificador de base común la unión del colector-base se
encuentra polarizada inversamente, mientras que la unión base-emisor se
encuentra polarizada directamente.
II.2. AMPLIFICACIÓN
Cuando polarizamos un transistor establecemos las corrientes y las tensiones que
fijan su punto de trabajo dentro de la región lineal (bipolares), o de saturación
(FET), en cuyas regiones los transistores presentan características casi lineales.
Al aplicar en la entrada una señal alterna, el punto de trabajo se desplaza y amplifica
esta señal. El análisis del transistor amplificador, se simplifica de manera significativa
cuando se realiza un procedimiento o modelo que es llamado de pequeña señal,
obteniendo de este análisis, pequeñas variaciones de tensiones y corrientes en sus
terminales. En condiciones optimas, el transistor puede ser modelado a través de un
circuito lineal que incluye equivalentes de Thevenin y Norton, así como análisis de
circuitos lineales. El modelo de pequeña señal del transistor es llamado en ocasiones,
modelo incremental de señal
En la práctica, el estudio de los amplificadores demanda un análisis previo en
corriente continua para determinar la polarización de los mismos. Posteriormente es
menester realizar los cálculos de amplificación e impedancias utilizando modelos de
pequeña señal con objeto de establecer un circuito equivalente. Las dos fases en
principio son independientes pero íntimamente relacionadas.
ANÁLISIS DE UN AMPLIFICADOR BÁSICO
En la figura 2.4 se muestra un esquema de los elementos básicos de los que se
compone un circuito amplificador sencillo para señales alternas. A este
amplificador se le puede considerar como un circuito de dos puertas.
35
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
La puerta de entrada recibe un voltaje o corriente que se pretende amplificar. A
esta señal procesada, se le procesa en el amplificador y se entrega a través de la
puerta de salida convenientemente amplificada (o reducida en algunos casos).
Cuando se trata de señales pequeñas, generalmente suponemos que la señal de
salida es semejante a la de la entrada, con lo cual, suponemos que no existe o
sufre ninguna distorsión, siendo la única diferencia, la amplitud de la variación de
la señal y la fase. Uno de los parámetros que mejor definen el comportamiento de
un circuito amplificador se encuentra en la ganancia y las impedancias de entrada
y salida. Veremos a continuación el significado de cada uno de estos factores.
El termino ganancia, o factor de amplificación se usan indistintamente para
señalar la relación entre las amplitudes de las señales de entrada y salida. Con
esto, definimos el factor de amplificación de voltaje A v, con la siguiente relación:
A
v

Vo
Vi
En donde Vo y Vi representan las amplitudes de los voltajes de la onda de entrada
y salida. Similarmente, para las señales de corriente, el factor de amplificación en
corriente Ai, será definido por la relación:
A
i
Io
Ii
Siendo Io e Ii, las amplitudes de las corrientes de la onda de entrada y salida
Si en un circuito existe a la par amplificación del voltaje y de la corriente de
entrada, se puede definir la ganancia en potencia, Ap, como la relación entre las
potencias de la onda de entrada y salida, esto es Ap = Po / Pi. De las relaciones
anteriores, tendremos para la ganancia en potencia: Ap = A v · Ai. Es de notar que
cuando existe desfase entre la onda de entrada y salida, el factor de amplificación
queda determinado mediante dos términos, por lo que su valor suele ser
expresado en forma de numero complejo.
36
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
De los dos tipos de amplificadores mostrados, nos centraremos principalmente en
los amplificadores de señales de voltaje, ya que son lo de mayor utilización en la
práctica. Cuando un amplificador de voltaje se examina desde la entrada, se
puede considerar que esta constituido por una resistencia (o una impedancia
compleja por lo general), entre las dos terminales de entrada que recogen la señal
de voltaje en la figura 2.4b. Esta resistencia se le llama impedancia de entrada del
amplificador Ri, y representa la carga para la señal de entrada aplicada al
amplificador. El valor de Ri se pude calcular a través de la relación entre el voltaje
de la señal, y la corriente producida en la terminal de entrada, con esto tenemos
que: Ri = vi / ii. Cuando hablamos de amplificar señales de voltaje, un dato que
interesa de manera importante es que la impedancia de entrada del amplificador
sea lo mas grande posible, esto, con objeto de reducir al máximo la corriente i i que
el generador entrega al amplificador.
a)
b)
c)
Figura 2.4. a) esquema de un circuito amplificador básico. b) esquema del
amplificador considerando como un circuito de dos puertas con salida de señal
de voltaje. c) esquema del amplificador con salida de señal de corriente.
37
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Si desde el punto de vista del consumo de la corriente en la resistencia, la cual,
recibe una señal de salida, interesa que la impedancia de salida sea lo mas baja
posible, ya que, de esta forma el voltaje de salida del generador, Vo, sufre una
menor atenuación en la resistencia de salida.
Para el caso de la figura 2.4c, nos interesa que la resistencia en paralelo sea lo
mas grande posible con el objeto de que el amplificador pueda entregar la señal
de corriente sin ninguna atenuación en la propia resistencia interna Ro.
EL TBJ COMO AMPLIFICADOR (Circuito amplificador de base comun)
El esquema de un circuito amplificador simple es mostrado en la figura 2.5a,
basado en un transistor bipolar tipo pnp, conectado en configuración de base
común. Como se muestra, el transistor esta polarizado en la region activa
mediante dos fuentes de alimentación VEE y VCC, que polarizan las uniones del
emisor y del colector en directo y en inverso respectivamente. En la entrada del
circuito se incluye el generador de voltaje que es el que entrega la señal a la cual
se pretende amplificar, vi. Esta señal es pequeña en comparación con VEE y VCC.
También suponemos que se trata de un generador ideal, y por lo tanto, la
resistencia en serie también es nula. Asimismo, a la salida del amplificador se ha
conectado una resistencia de carga RL, la cual representa la resistencia de
consumo denominada resistencia de carga sobre la cual aparece la señal
amplificada vo. Generalmente, esta resistencia se coloca en serie con la fuente de
tensión VCC, y por lo tanto sirve también para polarizar la unión de colector a una
tensión VBC, diferente a VCC.
Para entender de mejor manera como funciona el circuito amplificador
supongamos que la señal del generador es nula.
38
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
En este caso, la tensión VEE aplicada en el circuito de entrada polariza en directo la
unión de emisor con una tensión VEE aplicada en el circuito de entrada polarizada
en directo, y la union de emisor a una tensión VEB = VEE, la cual produce una
corriente IE en la terminal de emisor. En un caso usual, la fuente de alimentación
VEE suele ser de unas décimas de volts, con ello, la corriente IE puede ser de unos
miliampers. Por otro lado, en el circuito de salida, la tensión V CC da lugar a una
cierta polarización inversa VBC en la unión de colector, por lo que la corriente IC en
la terminal de colector vendrá aproximadamente por IC  dc IE, con dc  1.
a)
b)
Figura 2.5.a) circuito amplificador simple formado por un transistor pnp en su
configuración base común, polarizado en la región activa. b) circuito equivalente
de pequeña señal.
39
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
II.3. CONMUTACIÓN
Con el estudio previo de transistores, la consideración que siempre se ha tratado
de mantener a este dispositivo es en la región activa o región lineal, en la cual
siempre se cumpla que Ic  = * Ib, de manera tal que la señal sea amplificada.
Para esto, es necesario mantener polarizadas las uniones base – emisor y base –
colector convenientemente, es decir, directamente la primera e inversamente la
segunda con lo que se asegura el trabajo en la región activa.
Para la conmutación del transistor, a este, lo utilizaremos de una manera nueva.
Ahora, no se tratara de amplificar una señal, sino de utilizar al transistor como si
este se tratara de un interruptor. Para ello, usaremos la zona evitada en estudios
anteriores del transistor; el trabajo en saturación.
Un transistor en saturación tiene la característica de: Vce,
sat
= 0.2V, es decir,
cuando un transistor esta en la región de saturación, la tensión existente entre su
colector y su emisor es prácticamente cero.
Esto se utiliza debido a que, sencillamente la tensión de cero volts entre dos
puntos, equivale a un interruptor cerrado entre ellos. Por lo tanto, un transistor que
se ha puesto en la región de saturación equivale (respecto a cualquier carga
conectada entre su colector y su emisor) a un interruptor que se acaba de cerrar
entre dichos puntos.
Todos estos puntos serán mas claramente detallados:
40
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
REGIÓN DE CORTE: Para ello, basta que Vbe sea no solamente negativa, sino
que basta con que sea menor de 0.7V, para un transistor npn. Así para este caso,
el transistor, sencillamente no conduce, con lo que se comporta como un
interruptor abierto.
REGIÓN DE SATURACIÓN: al estar el transistor en conducción y tener una
tensión de aproximadamente 0V entre su colector y emisor, el transistor aparece
ahora como un interruptor cerrado entre dichos puntos.
En la figura 2.6. Veremos un ejemplo de la utilización del transistor en
conmutación, es decir, de paso desde la saturación hasta el corte y viceversa.
Figura 2.6. Transistor como conmutador.
41
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Con estos datos podemos deducir que: ante una señal con valor cero en la base
(Vi a nivel cero) el transistor esta en la región de corte, por lo que no circula una
corriente por el colector, de forma que el Vo, tiene una tensión igual al V CC.
O, ante una señal a un nivel alto en la base (Vi = VBB), el transistor estará en la
región de saturación, de forma que la tensión del Vo será igual a la tensión Vce del
transistor, que como sabemos en saturación es prácticamente cero volts.
Por lo tanto, una carga conectada al voltaje de salida, recibirá o no una tensión
según el estado de la región del transistor (corte o saturación), donde este, se
comporta como un interruptor que es manipulado desde el voltaje de entrada Vi.
Para estar seguros de que se está trabajando el transistor en la región de
saturación y no en la región activa, debemos asegurarnos de que VBB produzca
una Ib que sea mayor que la Ib minima de saturación.
I
c max

Vcc
Rc
I
c max

Vcc
Rc  Re
si existe una Re
Donde:
I
b min(sat )

Ic max
 min
Cuando un transistor entre en la región de saturación, su corriente de colector
permanece prácticamente invariable (igual o cercana a Icmax).
42
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
UNIDAD TEMÁTICA III.
TIRISTORES
Objetivo: El alumno diseñará circuitos electrónicos de potencia para el control de
motores mediante el uso de tiristores, observando las medidas de seguridad.
Resultados del aprendizaje: Diseñará variadores de velocidad electrónicos que
involucren el uso de tiristores, acompañados de un reporte que incluya
mediciones, diagramas de conexión y diagnóstico de los parámetros eléctricos de
estos.
TEMA III.1. RECTIFICADORES CONTROLADOS DE SILICIO (SCR)
Saber: Describir las características, parámetros de los rectificadores controlados de
silicio (SCR).
Explicar circuitos de disparo y aplicaciones de los rectificadores controlados de
silicio (SCR).
Saber hacer: Interpretar en una hoja de datos los parámetros eléctricos del
rectificador controlado de silicio (SCR)
Diseñar y poner en funcionamiento circuitos que involucren rectificadores
controlados de silicio (SCR).
Ser: Ordenado, Observador, Analítico, Ético, Proactivo
TEMA III.2. DIACS
Saber: Describir las características, parámetros y aplicaciones del Diac.
Explicar cómo influye el Diac en la conformación de un circuito de disparo.
Saber hacer: Identificar en una hoja de datos los parámetros eléctricos del Diac
Diseñar y poner en funcionamiento circuitos que utilicen diacs en el disparo de
tiristores.
43
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Ser: Ordenado, Observador, Analítico, Ético, Proactivo
TEMA III.3. TRIACS
Saber: Describir las características, parámetros y aplicaciones del Triac.
Explicar circuitos de disparo y aplicaciones del Triac.
Saber hacer: Identificar en una hoja de datos los parámetros eléctricos del Triac
Diseñar y poner en funcionamiento circuitos que involucren triacs
Ser: Ordenado, Observador, Analítico, Ético, Proactivo
TEMA III.4. OPTOACOPLADORES
Saber:
Describir
las
características,
parámetros
y
aplicaciones
del
optoacoplamiento y los dispositivos utilizados. Explicar el uso del optoacoplador
como dispositivo de interface entre cargas de mediana y alta potencia.
Saber hacer: Identificar en una hoja de datos los parámetros eléctricos de los
optoacopladores. Diseñar y poner en funcionamiento circuitos que involucren
optoacoplamiento para la interface control – potencia.
Ser: Ordenado, Observador, Analítico, Ético, Proactivo
44
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
III. TIRISTORES
III.1. RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)
Dentro de la familia de dispositivos pnpn, se encuentra el (SCR), Rectificador
Controlado de Silicio por sus siglas en Ingles, y es uno de los dispositivos mas
usados hoy en día. Algunas de sus funciones más sobresalientes para su
aplicación incluyen los controles de relevador, circuitos de retraso de tiempo,
fuentes de alimentación reguladas, interruptores estáticos, controles de motores,
inversores, cargadores de baterías, circuitos de protección, controles de fase, etc.
En la actualidad podemos encontrar SCR para controlar potencias del orden de
10MW, y con valores de 2000A a 1800V.
OPERACIÓN BÁSICA DEL RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)
Como lo indica su nombre, el SCR esta construido de silicio con una tercera
terminal para el control. El silicio se selección como material, debido a su
capacidad de soportar altas temperaturas y potencia. La diferencia fundamental
que diferencia al diodo del SCR, es la tercera terminal a la cual llamamos
compuerta (G) de Gate en Ingles. Para este dispositivo no solo es suficiente la
polarización directa del ánodo al cátodo.
El símbolo del SCR se muestra en la siguiente figura. Si se quiere establecer
conducción directa, el ánodo debe ser positivo con respecto al cátodo, sin
embargo, como se menciono anteriormente, esto no es suficiente para encender el
dispositivo. También se debe aplicar un pulso de magnitud suficiente a la
compuerta para establecer una corriente de encendido de compuerta a la que se
le denomina IGT.
45
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura. 3.1. Símbolo del SCR.
Figura 3.2. Hoja de datos. (power innovations limited, UK) 
APLICACIONES DEL SCR.
Control de fase de resistencia variable:
46
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Para este caso el SCR se usa con el propósito de controlar la potencia que llega a
una carga.
La potencia suministrada a la carga es controlada variando el ángulo de
conducción. El arreglo RC produce un corrimiento de la fase entre la alimentación
de entrada, así como en la del capacitor que es la que suministra la corriente a la
compuerta del SCR.
La resistencia R es un potenciómetro, así es que el valor resistivo puede variar y
con esto, producir un corrimiento de fase ajustable la que causara que la entrega
de potencia en la carga sea también variable.
Figura. 3.3. Control de fase de resistencia variable por medio del SCR.
Figura 3.4. Circuito de práctica con scr.
47
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
PRÁCTICA NO. 4
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
SCR
III. TIRISTORES
SCRs
Que el alumno construya un circuito empleando el
SCR
FECHA:
2 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar la practica de la figura 3.4. la cual es una practica de un circuito que
prende una carga por medio del SCR y una fotorresistencia LDR.
MATERIALES Y EQUIPOS:
 1 LDR (fotorresistencia)
 Un potenciometro de 1M
 Una resistencia de 100K
 Una resistencia de 15K
 Una resistencia de 1K
 Un SCR (MCR-106 o C-106 o TIC-106)
 Un diodo D1N4002
PROCEDIMIENTO:
Conecte el circuito de acuerdo a su figura mostrada 3.4
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
CONCLUSIÓN
En esta practica se muestra la operación de un SCR, al depender de la
fotorresistencia, cuando existe una corriente pequeña en la compuerta G del
SCR, este conduce y prende la carga.
CUESTIONARIO
REFERENCIAS
48
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
SCR ACTIVADO POR LUZ.
El SCR activado por luz (LASCR) es también un dispositivo pnpn cuyo estado es
controlado por la luz que incide sobre una capa semiconductora de silicio, el cual
se muestra en la siguiente figura. Al igual que un SCR convencional, la compuerta
es la terminal que permite el disparo del dispositivo.
Figura 3.5. Símbolo del LASCR
APLICACIONES DEL LASCR.
Las aplicaciones más comunes de este tipo de dispositivos incluyen controles de
luz óptica, relevadores, controles de fase y de motores, etc.
A continuación se muestra una configuración de compuertas AND y NOR. En el
caso de la compuerta AND, solamente cuando incidan en los dos componentes
un halo de luz se representara como un circuito cerrado y aparecerá un voltaje de
alimentación a través de la carga como el mostrado a continuación.
Figura 3.6. Compuerta AND con LASCR
49
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Para el caso de la compuerta OR, la energía aplicada al LASCR1 o al LASCR2,
dará como resultado la aparición del voltaje de alimentación a través de la carga.
Figura. 3.7. Compuerta OR con LASCR
El LASCR es mas sensible a la luz cuando en la compuerta esta abierta, asi, su
sensibilidad puede reducirse y/o controlarse de alguna manera con la anexión de
una resistencia de compuerta como se muestra en la siguiente figura.
Figura. 3.8.
Comportamiento
del LASCR
III.2. DIAC
III.2. DIACS
La composición básica del diac consta de una combinación paralela inversa de
dos terminales de un diodo que permite el disparo en cualquier dirección. Las
características.
50
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura. 3.9. Características de
conducción de un Diac.
Figura. 3.10. Símbolo del DIAC.
Figura. 3.11. Hoja de datos. (RFE International) 
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ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
APLICACIONES DEL DIAC.
En el circuito del a figura 3.12. el Diac gobierna el Triac que alimenta en corriente
alterna a la carga. La potencia que ésta recibe varía con el ángulo de conducción
impuesto por la resistencia variable R2.
Una vez que se aplica el voltaje de alimentación, en cuanto se presenta el primer
semiciclo, el capacitor C empieza a cargarse a través de la resistencia R1 + R2.
Cuando en su carga alcanza el voltaje de ruptura del Diac (alrededor de 30 volts),
este último entra en conducción y C se descarga sobre la puerta del Triac, que
entonces se dispara y permite el flujo de corriente hacia la carga. Cuanto más baja
sea la resistencia en serie con el capacitor (R2=0) menor será la constante de
tiempo (R1C, cuando R2 =0) y el voltaje en el capacitor alcanzará más
rápidamente el valor de voltaje de ruptura del Diac (vbo) y el Diac se disparará
pronto en el semiciclo.
Inversamente cuanto mayor sea la resistencia en serie (R2 máxima), la constante
de tiempo será mayor ((R1 + R2)C); C tardará más en cargarse al voltaje de
ruptura del Diac, y el Triac se disparará más tarde entregando menos corriente. La
operación del circuito debería ser la idéntica en ambos sentidos, puesto que el
Diac entra en conducción al mismo voltaje de ruptura en ambos sentidos de
polarización.
Figura. 3.12.
Aplicación del
DIAC.
52
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
III.3. TRIAC
La composición del Triac es esencialmente un Diac, con una terminal de
compuerta la cual, controla las condiciones del encendido en ambas direcciones
del dispositivo. Esto es, conduce en cualquier dirección de forma muy similar a las
mostradas en los SCRs.
III.3.1. OPERACIÓN BÁSICA DEL TRIAC
En la siguiente figura, se muestra la dirección de la conducción posible cuyo
estado será controlado por la señal aplicada en la terminal de compuerta.
Figura. 3.13. Características de
conducción de un Triac.
Figura. 3.14. Símbolo del TRIAC.
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TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura. 3.15. Hoja de datos. (Motorola Company) 
APLICACIONES DEL TRIAC.
Una aplicación muy común es el atenuador luminoso de lámparas incandescentes
(circuito de control de fase).
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TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura. 3.16. Atenuador luminoso con un triac.
PRACTICA NO. 5
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
TRIAC
III. TIRISTORES
tiristores
Que el alumno construya un atenuador luminoso
utilizando un TRIAC
FECHA:
2 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar practica mostrada en el circuito 3.16. atenuador luminoso con un TRIAC
MATERIALES Y EQUIPOS:
 Un potenciómetro de 100K
 Un capacitor de 1000f
 Un resistencia de 330
 Un TRIAC MAC-218
 Un foco 60W
PROCEDIMIENTO:
Conecte el circuito mostrado en la figura 3.16, y haga las mediciones de corriente
en la compuerta del TRIAC, así como el voltaje del potenciómetro.
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
Comprobar el funcionamiento del TRIAC, el cual se comporta como un diodo
bidireccional para c.a.
CONCLUSIÓN
CUESTIONARIO
REFERENCIAS
55
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
III.4. OPTO ACOPLADORES
Actualmente los dispositivos sensibles a la luz han ampliado su gama a
velocidades exponenciales en los años recientes, con esto, la optolectronica esta
recibiendo una gran cantidad de atención por parte de investigadores, ya que se
piensa que podría sustituir de una manera importante, a muchos dispositivos de
iluminación
que
requieren
potencias
relativamente
grandes
para
su
funcionamiento lo que las hace de poca viabilidad hoy en día.
III.3.1. FOTODIODO
El fotodiodo es un dispositivo de tipo p-n, semiconductor con una conducción
limitada a la región de polarización inversa. En la siguiente figura se muestra el
arreglo de polarización básico, la construcción y el símbolo para este dispositivo.
Figura. 3.17. Arreglo de polarización básico y símbolo
III.3.1.2. APLICACIONES DEL FOTODIODO
56
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TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura. 3.18. Uso de fotodiodos en un sistema de alarma y en una operación de
conteo.
Figura. 3.19. Hoja de datos. (Sharp) 
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III.2. CELDAS FOTOCONDUCTORAS.
Como su nombre lo indica, las celdas fotoconductoras son dispositivos de dos
terminales los cuales son directamente influenciados en su resistencia por la
intensidad de luz que les incide lo cual también por obvias razones les da el
sobrenombre de fotorresistencia.
Figura. Símbolo de una celda fotoconductora
III.3.2.1. APLICACIONES DE LA FOTOCELDA
Una aplicación común de una fotocelda es la que se muestra a continuación y su
propósito es mantener en un nivel fijo al voltaje de salida (Vo). Aunque el voltaje
de entrada (Vi) pueda oscilar respecto a su valor establecido, la fotocelda actúa
como un regulador de voltaje como se muestra a continuación.
Figura. 3.20. Regulador de voltaje que emplea una celda fotoconductora.
Figura 3.21.
Luz nocturna
automática,
utilizando un
LDR.
58
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PRACTICA NO. 6
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
FOTOCELDA
III. TIRISTORES
fotoceldas
Que el alumno construya un circuito con una
fotocelda, para encender una luz automática en la
ausencia de luz solar.
FECHA:
2 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar la practica del ejercicio 3.21. De una luz automática nocturna.
MATERIALES Y EQUIPOS:
 Una fotorresistencia LDR
 Un potenciometro de 47K
 Cuatro resistencia de 10K
 Un capacitor de 220nf
 Un CI 555
 Un diodo 1N4148
 Un relay MC2RC2
PROCEDIMIENTO:
Realizar la practica conforme el circuito mostrado en la figura 3.21.
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
CONCLUSIÓN
CUESTIONARIO
REFERENCIAS
III.3. EMISORES DE IR.
Los diodos emisores infrarrojos son dispositivos que emiten un rayo de flujo
radiante cuando existe una polarización de forma directa y están hechos por lo
general de arseniuro de galio.
Figura.3.22. Símbolo de un diodo emisor IR
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TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
III.3.2.1. APLICACIONES DE LOS IR
Las aplicaciones más comunes de estos dispositivos incluyen lectoras de tarjetas,
codificadoras, sistemas de transmisión de datos y alarmas.
Figura. 3.23. Hoja de datos. (Toshiba) 
60
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
UNIDAD TEMÁTICA IV. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Objetivo: El alumno diseñará circuitos con amplificadores operacionales para su
uso en aplicaciones industriales, mediante el análisis de las configuraciones básicas
de estos dispositivos, observando las medidas de seguridad.
Resultados del aprendizaje: Diseñará circuitos con las configuraciones básicas
del
amplificador
operacional,
así
como
un
reporte
que
incluya
mediciones, diagramas de conexión y diagnóstico de los parámetros eléctricos de
los circuitos.
TEMA IV.1. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
Saber: Describir las características, parámetros, símbolos y descripción de
terminales de los amplificadores operacionales de propósito general.
Explicar las etapas internas de un amplificador operacional de propósito general:
Etapa de entrada, Etapa intermedia y Etapa de salida.
Saber hacer: Interpretar en una hoja de datos los parámetros eléctricos del
amplificador operacional. Simular la operación de las etapas internas de un
amplificador operacional, mediante el uso de software especializado.
Ser: Responsable, Analítico, Ético, Ordenado, Observador, Proactivo
61
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
TEMA IV.2 CONFIGURACIONES LINEALES
Saber: Describir las características, parámetros y procedimientos de diseño del
amplificador:
configuraciones
inversor,
básicas
no
inversor
del
Explicar
amplificador
el
funcionamiento
operacional:
sumador,
de
las
restador,
promediador, seguidor, derivador e integrador.
Saber hacer: Construir circuitos de prueba que permitan verificar los parámetros
del amplificador operacional con la hoja del fabricante. Diseñar y poner en
funcionamiento circuitos con amplificadores operacionales en configuraciones
lineales.
Ser: Responsable, Analítico, Ético, Ordenado, Observador, Proactivo
TEMA IV.3. CONFIGURACIONES NO LINEALES
Saber: Explicar los conceptos de histéresis, tensión de umbral superior e inferior,
detector de cruce de cero con histéresis y detector de nivel de tensión con
histéresis.
Describir
las
características,
parámetros
y
procedimiento
de
diseño:
comparadores con histéresis tanto de cruce de cero como de nivel de tensión.
Saber hacer: Construir circuitos de prueba que permitan demostrar el efecto de la
retroalimentación positiva en la construcción de circuitos comparadores.
Diseñar y poner en funcionamiento circuitos comparadores con histéresis, tanto de
cruce de cero como de nivel de tensión.
Ser: Responsable, Analítico, Ético, Ordenado, Observador, Proactivo
62
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
IV. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
INTRODUCCIÓN
Un amplificador operacional u OP-AMP, es un amplificador básico con una
ganancia muy alta así como una elevada impedancia de entrada y al contrario en
su salida. Sus aplicaciones mas comunes van desde cambios en la amplitud del
voltaje, osciladores, filtros y demás aplicaciones de instrumentación, con estas
aplicaciones, un OP-AMP contiene varias etapas de amplificación diferencial la
cual le otorga una ganancia de voltaje alta.
La figura muestra un OP-AMP básico con dos entradas y una salida de modo tal,
que cada entrada da como resultado una salida de la misma polaridad (o fase) o
de la opuesta, dependiendo de si la señal se aplica en la entrada con el signo
mas(+) o a la del signo menos (-).
Entrada 1
+
Salida
Entrada 2
Figura. 4.1. Op-amp básico.
ENTRADA CON UNA SOLA TERMINAL
Con la entrada de una sola terminal tenemos la señal de entrada conectada a una
terminal, mientras la otra se conecta a tierra. La siguiente figura muestra dos
casos para cada terminal de entrada con su respectiva conexión. Se puede
observar claramente que cuando la señal de entrada es conectada a la terminal
(+), la señal de salida tiene la misma polaridad, y el caso contrario, cuando la
señal de entrada se conecta a la terminal con el signo (-), la salida es de fase
opuesta a la misma.
63
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Figura. 4.2. Operación de una sola terminal
ENTRADA EN DOBLE TERMINAL (DIFERENCIAL)
Es posible también aplicar señales en cada terminal de entrada, por lo que la
convierte en una operación de dos terminales. En la figura se muestra que hay
una entrada Vd aplicada entre las dos terminales de entrada (claramente se ve la
ausencia de tierra) con la salida resultante amplificada en fase con la aplicada
entre las terminales de entrada con signo mas (+)o con signo (-).
Figura. 4.3. Operación en doble terminal (diferenciador).
IV.1. AMPLIFICADOR OPERACIONAL BÁSICO
Como se comento al principio, un OP-AMP es un amplificador con una ganancia
muy alta, el cual posee una impedancia de entrada alrededor de unos cuantos
megaohms, y a la salida menos de 100Ω.
64
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
El modelo basico de un amplificador diferencial de dos entradas (mas y menos) y
por lo menos una salida se muestra en la siguiente figura, y que muestra un
modelo de OP-AMP.
Figura. 4.4. OP-AMP básico.
La entrada positiva (+) produce una salida que esta en la fase a la señal aplicada,
en tanto, la terminal (-) resulta en una señal de salida con polaridad invertida.
IV.2.1 APLICACIONES CON AMPLIFICADORES OPERACIONALES
AMPLIFICADOR INVERSOR
Este es el circuito de amplificador con ganancia constante que más se utiliza,
debido a que la salida se obtiene multiplicando la entrada por una ganancia fija o
constante, la cual determina la resistencia de entrada (R1) y la resistencia de
retroalimentación (Rf), con la salida invertida respecto a la entrada, así como su
ecuación que se muestra a continuación:
Figura. 4.5. Multiplicador inversor de ganancia constante.
65
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
AMPLIFICADOR NO INVERSOR
En este caso, el amplificador funciona como amplificador no inversor o
multiplicador de ganancia constante. Cabe mencionar que la configuración de
amplificador inversor es la más común, debido a que su estabilidad a la frecuencia
es mejor. Con estos datos expondremos la ecuación para un amplificador no
inversor:
Figura. 4.6. Multiplicador no inversor de ganancia constante.
AMPLIFICADOR SUMADOR
También, uno de los amplificadores operacionales mas usados seguramente es el
amplificador sumador que se muestra a continuación, y nos muestra un circuito
amplificador sumador de tres entradas que proporciona un medio de sumar
algebraicamente tres voltaje, multiplicando cada uno por un factor de ganancia
constante. Los tres voltajes de salida pueden expresarse en términos de las
entradas como:
66
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
En si, cada entrada suma un voltaje a la salida, multiplicado por su multiplicador
de ganancia constante separado, así, al añadir mas entradas, cada una añade un
componente adicional a la salida.
Figura. 4.7. Amplificador sumador.
INTEGRADOR
Si utilizamos como componente de retroalimentación en lugar de resistencias
como ha sido hasta ahora el caso, y en su lugar, ponemos un capacitor a la
configuración resultante se le llama integrador. La impedancia capacitiva
equivalente puede ser expresada como:
Figura. 4.8. Op-amp integrador.
67
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
DIFERENCIADOR
A continuación se muestra un circuito diferenciador, el cual proporciona una
operación bastante útil siendo la relación resultante para el circuito.
vo(t) = -RC
dv1(t)
dt
Donde el factor de escala es -RC
Figura. 4.9. Circuito diferenciador.
Figura. 4.10.Hoja de datos. (©1995 National Semiconductor Corporation)
68
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
El LED
enciende
cuando Vi pasa
arriba de Vref
(+6V)
El LED
enciende
cuando Vi pasa
abajo de Vref
(+6V)
Figura 4.11. un OPAMP 741 usado como comparador.
69
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
PRÁCTICA NO. 7
NOMBRE DE LA PRÁCTICA:
UNIDAD TEMÁTICA:
TEMA:
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA:
OP-AMPs
IV. AMPLIFICADORES OPERACIONALES
OPAMS
Que el alumno construya un circuito utilizando
Amplificadores opercionales
FECHA:
2 horas
TIEMPO DE LA PRÁCTICA:
DESCRIPCIÓN:
Realizar la práctica y simulación (en Electronic workbench) del circuito mostrado
en la figura 4.11.
MATERIALES Y EQUIPOS:
 Dos OPAMPs 741
 Cuatro resistencias de 10K
 Dos LEDs rojos
 Una fuente de alimentacion
PROCEDIMIENTO:
Conectar el circuito conforme a la figura 4.11
RESULTADOS Y ANÁLISIS:
CONCLUSIÓN
CUESTIONARIO
REFERENCIAS
3. PROYECTO DE LA ASIGNATURA

Con definición y revisión de avances programados durante el cuatrimestre.

Enfatiza la evaluación y la adquisición de capacidades sumativas.

Se puede considerar de una o varias asignaturas del cuatrimestre.

De participación y aprendizaje colaborativo.

Se recomienda conservar como evidencia del alumno
70
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
4. INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN
Se propone el contar con una sección que incluya:

Para conocimientos = Reactivos (de opción múltiple), siguiendo los
lineamientos de CENEVAL.

Para productos = Listas de cotejo, rúbricas.

Para desempeño y actitud = Listas de observación.
Ejemplo de Rúbrica
INDICADOR
VARIABLE
FORMA
Datos
generales
Índice
Bibliografía
Ortografía y
redacción
Aspectos
generales
CONTENIDO
Objetivos
Introducción
Desarrollo
Resultados
Conclusión
TOTAL
O
DESCRIPCIÓN
PUNTOS
Nombre, matrícula, nombre del profesor, asignatura,
etc.
El índice deberá mostrar el desarrollo completo del
estudio
Inclusión apropiada de citas bibliográficas.
Reportar todas las fuentes correctamente en formato
APA
Ortografía sin errores.
Redacción clara, coherente y secuenciada de
párrafos
Márgenes, tamaño de hoja, interlineado, sangría,
paginado, etc.
Propósito del proyecto
xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxx
0.02
0.02
0.03
0.10
0.30
0.05
0.15
0.30
0.20
0.10
10
71
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
Ejemplo de Lista de Observación
ALUMNO:
CARRERA:
GRADO Y GRUPO:
ASPECTOS A EVALUAR
CUATRIMESTRE:
PRÁCTICA / FECHA DE REALIZACIÓN
ACTITUD
1. Puntualidad
El alumno se presenta dentro de la tolerancia
establecida en las políticas de curso y
reglamentos vigentes.
2. Trabajo en equipo
El alumno participa activamente en su equipo.
3. Respeto
El trato hacia los demás es correcto y
respetuoso.
4. Limpieza y orden
El área de trabajo se mantiene limpia y en
orden, en particular al concluir la práctica.
5. Material
Se inicia la práctica con el material solicitado
completo.
6. Equipo y herramientas
Se inicia la práctica con el equipo y
herramientas solicitadas completas.
7. Medidas de seguridad
Se siguen las medidas de seguridad en el uso
de herramientas y en particular en el uso de la
electricidad.
DESEMPEÑO
8. Procedimiento para armado de circuito
El procedimiento seguido para armar el circuito
facilita el logro del resultado, la verificación,
diagnóstico y corrección de fallas.
8.
Procedimiento
para
verificar
funcionamiento del circuito
Se comprende lo que debe realizar el circuito,
y en consecuencia la verificación del
72
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
funcionamiento se hace de manera eficiente y
efectiva.
10. Procedimiento para diagnóstico y
corrección de fallas
Cuando el circuito no funciona se emplea el
equipo y los métodos adecuados para
diagnosticar y corregir las fallas.
PRODUCTO
11. Presentación del circuito
El circuito final está bien distribuido, utiliza un
cableado adecuado y facilita su uso.
12. Circuito en operación
El circuito realiza la operación para la cual fue
diseñado y construido.
Resultado
Se recomienda dictaminar C (competente)
cuando se tengan al menos 10 valores C en la
columna.
OBSERVACIONES:
PROFESOR:
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Boylestad, Robert L. Electrónica: teoria de circuitos. México: prentice Hall.
(1999).

Foros de electronica, http://www.forosdeelectronica.com

http://inspeccionumvi10.iespana.es/ind11854.PDF

http://www.forosdeelectronica.com/proyectos/luz-nocturna-automatica.htm

http://www.icmm.csic.es/fis/gente/josemaria_albella/electronica/9%20Circuit
os%20Amplificadores.pdf
73
ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
5. ANEXOS
CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS.
CÓDIGO DE COLORES PARA CAPACITORES
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ELECTRÓNICA ANALÓGICA
TSU. EN MANTENIMIENTO ÁREA INDUSTRIAL EXT. AGUA DULCE
ALFABETO GRIEGO Y DESIGNACIONES COMUNES
Nombre
Mayúscula
Minúscula
Se usa para designar
Alfa
Α
α
Ángulos, área, coeficientes
Beta
Β
β
Ángulos, densidad de flujo, coeficientes
gamma
Γ
γ
Conductividad, gravedad especifica
Delta
Γ
δ
Variación, densidad
Epsilon
Δ
ε
Base de los logaritmos naturales
Dzeta
Ε
δ
Impedancia, coeficientes, coordenadas
Eta
Ζ
ε
Coeficiente de histéresis, eficiencia
Teta
Θ
ζ
Temperatura, Angulo de fase
Iota
Η
η
Cappa
Κ
θ
Constante dieléctrica, susceptibilidad
Lamda
Λ
ι
Longitud de onda
My
Μ
κ
Micro, factor de amplificación, permeabilidad
Ny
Ν
λ
Reluctividad
Xi
Ξ
μ
Omicron
Ο
ν
Pi
Π
π
Relación de la circunferencia al diámetro
Rho
Ρ
ξ
Resistividad
Sigma
΢
ζ
Signo de sumatoria
Tau
Σ
η
Contante de tiempo, desplazamiento de fase
Ipsilon
Τ
υ
Fi
Φ
θ
Ji
Υ
χ
Psi
Φ
ψ
Flujo dielectrico, diferencia de fase
Omega
Χ
ω
Mayúscula: ohms, minúscula: velocidad
3.1416
Flujo magnético
angular
75