Aplicaciones Circuitos de Primer Orden

FILTRADO DE FUENTES DE POTENCIA DE C.D En primer lugar el transformador transformador adapta  adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento aislamiento galvánico.  galvánico. El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se llama recticador recticador,, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado rizado como  como un ltro de condensador. condensador. La regulación, o estabilización de la tensión a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensión, tensión , que en base a la salida del circuito ajusta el elemento regulador de tensión que en su gran mayora este elemento es un transistor. Este transistor que dependiendo de la tipologa de la fuente está siempre polarizado, act!a como resistencia regulable mientras el circuito de control juega con la región activa del transistor para simular mayor o menor resistencia y por consecuencia regulando el voltaje de salida. Este tipo de fuente es menos eciente en la utilización de la potencia suministrada dado que parte de la energa se transforma en calor por efecto "oule en "oule en el elemento regulador #transistor$, ya que se comporta como una resistencia variable. Transformador

El transformador transformador entrega  entrega en su secundario una se%al con una amplitud menor a la se%al de entrada La se%al que se entrega en el secundario del transformador transformador deberá tener un valor acorde a la tensión #voltaje$ nal, #voltaje$ nal, de corriente continua, continua, que se desea obtener. &or ejemplo' (i se desea obtener una fuente de poder con un voltaje nal en corriente directa de )* +oltios, el secundario del transformador deberá tener un voltaje en corriente alterna no alterna no menor a los  voltios, quedando este valor muy ajustado #recordar que el valor el secundario es'  +p - ).) / +rms - ).) /  - )*.0 +oltios$. (i se toman en cuenta las cadas de voltaje en las diferentes etapas #bloques$ de la fuente de poder, posiblemente ya no se puedan obtener los )* voltios esperados. En este caso se escogera un transformador transformador con un voltaje en el secundario de )* voltios c.a.. 1on este voltaje en c.a. se obtiene un voltaje pico' +p - ).) / )* - )0.* voltios.

Recticador

2 El recticador convierte la se%al anterior en una onda de corriente continua pulsante, y en el caso del diagrama, se utiliza un recticador de )3* onda #elimina onda  #elimina la parte negativa de la onda$. Este componente electrónico #considerado como discreto$ es el dispositivo semiconductor más sencillo que e/iste y lo podremos encontrar, prácticamente en cualquier circuito electrónico. El diodo va a conducir cuando la tensión de su ánodo sea mayor que la de su cátodo. +a a permitir la circulación de corriente entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la va casi que anular en el sentido contrario. El sentido permitido va a ser de ánodo a cátodo y podemos ver como la 4ec5a de su smbolo lo indica.

Fitro !os capacitores"

2 El ltro ltro,, formado por uno o más condensadores #capacitores$, #capacitores$ , alisa o aplana la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna #c.a.$ que entregó el recticador. Los capacitores se cargan al valor má/imo de voltaje entregado por el recticador recticador y se descargan lentamente cuando la se%al pulsante del desaparece.

Re#uador de $ota%e

2 El re#uador recibe la se%al proveniente del ltro y entrega un voltaje constante sin importar las variaciones variaciones en la carga o del $ota%e de aimentaci&n. En otras palabras' 2 Los transformadores se utilizan para disminuir o elevar voltajes de corriente alterna. En nuestro caso para disminuir el voltaje.

E'E(PLO FILTRADO DE FUENTES DE POTENCIA DE C.D

FILTRADO DE FUENTES DE POTENCIA DE C.D Este tipo de fuente fue el primero en utilizarse. 6eneralmente las podremos encontrar siguiendo el esquema de transformador, recticador, ltro, regulación y salida. &odemos armar que todas las fuentes dise%adas basándose en este esquema son de un dise%o dise%o relativamente  relativamente sencillo comparado con otros tipos de fuentes, por ejemplo, las conmutadas. En el dise%o y construcción construcción de  de fuentes lineales no siempre va a ser necesario por parte del fabricante, crear todas las etapas del esquema anteriormente mencionado. En ocasiones las vamos a poder poder ver  ver de formas tan sencillas como lo muestra muestra la  la siguiente imagen imagen''

Funcionamiento de cada una de as etapas presentes en as fuentes $istas )asta a)ora

E transformador

El smbolo del transformador es el siguiente'

En los esquemas anteriores de fuentes lo podemos encontrar en la entrada de la misma con la función función de  de reducir la tensión de red #se recuerda que puede tratarse de ))7 ó **7 +$ a la tensión necesitada por el equipo. 8ay que aclarar que los transformadores transformadores solamente  solamente son capaces de trabajar con corrientes alternas, por lo que nos vamos a encontrar que tanto la tensión de entrada como la de salida serán siempre alternas.

E recticador El recticador es el encargado de convertir la tensión alterna que sale del secundario del transformador en tensión continua. 9ebido a esto va a estar ubicado a la salida del mismo y lo vamos a poder encontrar de tres formas o conguraciones básicas distintas, las cuales son' •

:edia onda.

•

;nda completa con derivación central.

•

;nda completa.

1uando se le suministra tensión alterna a la entrada de un recticador y no e/iste nada conectado a su salida de tensión continua, se dice que está trabajando en vaco. 1uando a dic5a salida se le conecta alg!n equipo se dice que funciona en carga. &ara realizar la función de recticación de la corriente se va a 5acer uso del diodo semiconductor. El smbolo del diodo es el siguiente'

E tro La mayor parte de los equipos electrónicos necesitan una verdadera tensión continua, siendo la misma aquella donde la magnitud de +ma/ sea constante

en todo momento #similar a la que es producida por una batera$. &ara lograr esto se usa la etapa de ltrado. La etapa de ltrado más sencilla y por ende, más com!n con la que nos vamos a encontrar en la mayora de los casos es el condensador a la entrada. Los condensadores condensadores #también  #también conocidos por el nombre de capacitores capacitores$$ son componentes electrónicos cuya construcción es muy simple, ya que los mismos van a estar formados por dos placas metálicas de determinado tama%o separadas a una cierta distancia por un material aislante o dieléctrico #sustancia esta que es mala conductora de la electricidad electricidad y  y que presenta la propiedad propiedad de  de amortiguar la fuerza de un campo eléctricoque eléctricoque la atraviese, puede ser aire aire,, mica, papel, aceite aceite,, cerámica cerámica,, etc.$. El smbolo con que es representado en los planos electrónicos es el siguiente'

E re#uador El circuito regulador se encarga de reducir el rizado de la onda as como de proveer una tensión de salida con la magnitud e/acta que se desee. < continuación se presenta el esquema de una fuente regulada'

Esta es de construcción muy fácil a la vez que presenta buena eciencia eciencia en  en su funcionamiento. Es recomendable tener cuidado con los cortocircuitos, ya que puede da%arse el transistor transistor =*.  =*.

FILTRADO DE FUENTES DE POTENCIA DE C.D Transformador de entrada* El trasformador de entrada reduce la tensión de red #generalmente **7 o )*7 +$ a otra tensión más adecuada para ser tratada. (olo es capaz de trabajar con corrientes alternas. Esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también. 1onsta de dos arrollamientos sobre un mismo n!cleo de 5ierro, ambos arrollamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energa eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energa magnética a través del n!cleo. El esquema de un transformador simplicado es el siguiente'

Recticador a diodos

El recticador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. &ara ello se utilizan diodos. >n diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra seg!n la tensión de sus terminales'

El recticador se conecta después del transformador, por lo tanto le entra tensión alterna y tendrá que sacar tensión continua, es decir, un polo positivo y otro negativo'

La tensión +i es alterna y senoidal, esto quiere decir que a veces es positiva y otras negativa.

E tro* La tensión en la carga que se obtiene de un recticador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batera. &ara obtener este tipo de tensión recticada en la carga es necesario emplear un ltro. El tipo más com!n de ltro es el del condensador a la entrada, en la mayora de los casos perfectamente válido. (in embargo en algunos casos puede no ser suciente y tendremos que ec5ar mano de algunos componentes adicionales. ?iltro con condensador a la entrada' Este es el ltro más com!n y seguro que lo conocerás, basta con a%adir un condensador en paralelo con la carga #@L$, de esta forma'

E re#uador*

>n regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión e/acta que queramos. En esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y baratos que 5ay, en la mayora de los casos son la mejor opción. Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores'

E diferenciador.

(e trata de un circuito constituido por una capacidad 1 y una resistencia @ #circuito @1$, el cual act!a como un ltro pasivo para altas frecuencias, debido a que no intervienen elementos amplicadores, como transistores o circuitos integrados, este tipo de ltro aten!a las bajas frecuencias seg!n la formula emprica de la derec5a'

Este circuito se utiliza para detectar 4ancos de subida y bajada en una se%al, provocando provocando una mayor diferenciación diferenciación en los 4ancos de entrada y salida de la se%al que, es donde la variación con el tiempo #t$ se 5ace más notoria. Estas zonas de la se%al son además las que corresponden a las altas frecuencias, mientras que las zonas planas están compuestas por frecuencias más bajas. Este tipo de circuitos realmente son más conocidos como ltro @1 pasivo pasa alto que, se utiliza para ltrar las frecuencias superiores al valor especicado. 9esde otra perspectiva este circuito, separa la corriente continua entre circuitos ya que el condensador interrumpe el paso de la corriente continua, dejando pasar sólo el pulso correspondiente correspondiente al 4anco de entrada y el de salida. La se%al derivada puede utilizarse para disparar alg!n otro componente de la cadena electrónica como puede ser un disparador #trigger$. =ué ocurre cuando se aplica un tren de impulsos a la entrada de este circuito. 1uando un pulso de tensión, se eleva de repente de cero al má/imo, la corriente que carga el condensador 1, de repente se eleva a un valor má/imo también. En la medida que se carga 1, la carga de corriente se cae e/ponencialmente a cero. Aa que esta corriente de carga pasa por la resistencia @, el voltaje a través de la @ #que es el voltaje de salida$ 5ace lo mismo. mismo. &or consiguiente nosotros conseguimos la forma mostrada, con el voltaje de salida que sube sube de repente repente al má/imo má/imo y a continuación continuación caerse e/ponencialmente entonces a cero. 1uando el pulso se cae a cero, se produce la descarga del condensador 1. La corriente de descarga es alta en la salida y entonces se cae e/ponencialmente a cero como la descarga del condensador 1.

Diferenciador >n diferenciador es un circuito que ejecuta una operación matemática de cálculo diferencial denominada derivación. &roduce una tensión de salida proporcional a la variación instantánea de la tensión de entrada respecto del tiempo, sus aplicaciones son la detección de 4ancos de subida y bajada de un pulso rectangular o para producir una salida rectangular a partir de una rampa de entrada. (i la tensión aplicada a la entrada cambia a un ritmo lento, es decir, con una pendiente peque%a, el circuito responde de la siguiente manera' •

La reactancia del condensador en o5mios es alta.

•

La relación @?3B1 es baja.

•

La ganancia del amplicador operacional es baja.

(i la tensión aplicada a la entrada cambia a un ritmo acelerado, es decir, con una pendiente grande, el circuito responde de la siguiente manera' La reactancia del condensador en o5mios es baja. La relación @?3B1 es alta. La ganancia del amplicador operacional es alta.

Diferenciador El 1ircuito 9erivador realiza la operación matemática de derivación, de modo que la salida de este circuito es proporcional a la derivada en el tiempo de la se%al de entrada. En otras palabras, la salida es proporcional a la velocidad de variación de la se%al de entrada. La magnitud de su salida se determina por la velocidad a la que se aplica el voltaje a los cambios de la entrada. 1uanto más rápido se produzcan los cambios en la entrada, mayor será la tensión de salida.

CO(PONENTES

El circuito derivador es e/actamente lo opuesto al circuito integrador. 1omo con el circuito integrador, en el circuito derivador 5ay una resistencia y un condensador formando una red @1 a través del amplicador operacional, pero en este caso, la reactancia, reactancia, B 1, está conectada a la entrada inversora del amplicador operacional, mientras que la resistencia, @ ?, forma el elemento de realimentación negativa. La reactancia del condensador juega un papel importante en el rendimiento de un circuito derivador. @esumiendo, los componentes necesarios que 5ay que conectar a un amplicador operacional son los siguientes' •

•

>n condensador conectado a la entrada inversora. >na resistencia de realimentación conectada entre la salida y la entrada inversora.

Inte#rador El 1ircuito Cntegrador es un circuito con un amplicador operacional que realiza la operación matemática de integración. El circuito act!a como un elemento de almacenamiento que produce una salida de tensión que es proporcional a la integral en el tiempo de la tensión de entrada.

(i se aplica una se%al de entrada que cambia constantemente constantemente a la entrada de un amplicador integrador, por ejemplo una onda cuadrada, el condensador se cargará y se descargará en respuesta a cambios en la se%al de entrada. n integrador es un circuito que ejecuta una operación matemática llamada integración. La aplicación más difundida de un integrador es la destinada a

producir una rampa en su tensión de salida, la cual supone un incremento o un decremento decremento lineal detención. (e le denomina también integrador de :iller, en 5onor a su inventor.  Esta tensión viene dada por' 9ebido al efecto :iller podemos dividir dividir el condensador de realimentación en dos capacitores equivalentes.  &ara que funcione correctamente el integrador, debe ser muc5o mayor que el anc5o de pulso de la entrada, al menos)7 veces más  Dormalmente se usa un integrador para transformar pulsos rectangulares en se%ales rampa lineal. 9ebido al efecto :iller, solo se utiliza la parte inicial del proceso de carga e/ponencial. 1omo esta parte es casi lineal, las rampas de salida son perfectas. Los integradores se usan para generarlas tensiones de barrido de los osciloscopios

Inte#rador >n circuito integrado es una combinación de elementos de un circuito que están miniaturizados miniaturizados y que forman parte de un mismo c5ip o soporte. La noción, por lo tanto, también se utiliza como sinónimo de c5ip o microc5ip.

El circuito integrado está elaborado con un material semiconductor, semiconductor, sobre el cual se fabrican los circuitos electrónicos a través de la fotolitografa. Estos circuitos, que ocupan unos pocos milmetros, se encuentran protegidos por un encapsulado con conductores metálicos que permiten establecer la cone/ión cone/ión entre  entre dic5a pastilla de material semiconductor y el circuito impreso. E/isten varios tipos de circuitos integrados. Entre los más avanzados y populares pueden mencionarse los microprocesadores, que se utilizan para controlar desde computadoras computadoras 5asta  5asta teléfonos móviles y electrodomésticos. Los circuitos integrados pueden clasicarse de diversas formas. Es posible 5ablar de los circuitos circuitos monolticos #fabricados en un !nico mono cristal, por lo general silicio$, los circuitos 5bridos de capa na #con componentes que e/ceden a la tecnologa monoltica$ y los circuitos 5bridos de capa capa gruesa  gruesa #sin cápsulas, con resistencias depositadas por serigrafa y cortes con láser$.

Circuitos de retraso Los temporizadores están presentes en casi todos los circuitos electrónicos. n relevador es un dispositivo electromecánico. ?unciona como un interruptor controlado controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina bobina y  y un electroimán electroimán,, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. El electroimán 5ace bascular la armadura al ser e/citada, cerrando los contactos dependiendo de si es D.< ó D.1 #normalmente abierto o normalmente cerrado$. (i se le aplica un voltaje a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que los contactos 5agan una cone/ión. Estos contactos pueden ser considerados como el interruptor, que permite que la corriente 4uya entre los dos puntos que cerraron el circuito. La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica entre la corriente corriente de  de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y los circuitos controlados por los contactos, lo que 5ace que se puedan manejar altos voltajes voltajes o  o elevadas potencias potencias con  con peque%as tensiones de control. Gambién ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de peque%as se%ales de control. En el caso presentado podemos ver un grupo de relés en bases interfases que son controlado por módulos digitales programables que permiten crear funciones de temporización.

Unidad de +as) foto#r,co >na unidad de 4as5 electrónico constituye un ejemplo com!n de circuito @1. Esta aplicación aprovec5a la propiedad del capacitor para oponerse a cambios abruptos de tensión. En la gura se advierte un circuito simplicado. Hste consta en esencia de una fuente de alta tensión de cd, un resistor limitador de corriente grande @) y un capacitor 1 en paralelo con la lámpara del 4as5 de baja resistencia @*. 1uando el interruptor está en la posición ), el capacitor se carga lentamente, debido a la elevada constante de tiempo #G)- @)1$.

Unidad de +as) Foto#r,co El 4as5 electrónico, que se emplea en la fotografa como fuente luminosa para alumbrar brevemente los objetos con gran intensidad, tiene analoga con el destello de un rayo o un relámpago. El 4as5 electrónico 5a de construirse de manera que pueda generar la alta tensión necesaria y producir el destello en el instante deseado. Los modelos más antiguos trabajaban con tensiones de algunos miles de voltiosF en cambio actualmente la tensión de trabajo suele ser de I77 voltios nada más. (in embargo las fuentes portátiles de electricidad que se utilizan en la práctica #pilas secas o acumuladores$F suministran corriente continua de sólo algunos voltios y por lo tanto la tensión de ésta se 5a de transformar. n transformador se encarga luego de transformar la corriente alterna a la alta tensión necesaria para el 4as5, y por !ltimo un recticador la convierte de nuevo en continua.

Unidad de +as) foto#r,co El 4as5 es un dispositivo que se utiliza para aportar iluminación iluminación articial a la escena. 6racias a él podemos realizar fotografas cuando la luz disponible es insuciente como ocurre, por ejemplo, de noc5e o en interiores.  Godos  Godos los 4as5es 4as5es están formados formados por por dos componentes componentes principales' principales' el generador y la antorc5a. El #enerador es un conjunto de circuitos electrónicos cuya función es proporcionar alimentación eléctrica a la antorc5a. (u principal pieza es el condensador, que acumula una gran cantidad de energa eléctrica procedente de las bateras o de la fuente de alimentación. En el momento del disparo, el generador es capaz de descargar su energa en un tiempo muy breve. 9espués de utilizar el 4as5 es necesario cargar nuevamente el generador para que el 4as5 esté listo para el siguiente disparo. El tiempo que tarda en cargarse el generador se conoce como tiempo de recicado y su duración es diferente en cada 4as5. En el caso de 4as5es alimentados por bateras, el tiempo de reciclado dependerá además del nivel de carga de las bateras. La mayora de los 4as5es se pueden disparar aunque el generador no se encuentre completamente cargado. Esto puede causar errores en la e/posición, ya que en este caso la intensidad de la luz es menor, y las imágenes pueden quedar sube/puestas. La antorc)a es un tubo lleno de gas /enón, con electrodos en cada e/tremo y una placa de metal en el centro. centro. 1uando se dispara el 4as5, la corriente procedente del generador circula por el interior del tubo. 9e esta forma se e/citan los átomos del gas /enón que se ioniza , produciéndose un destello rápido y brillante. En los 4as5es portátiles, el generador y la antorc5a antorc5a se encuentran integrados integrados en un !nico aparato. En el caso de 4as5es de estudio, e/isten también modelos en los que el generador y la antorc5a están separados, pudiéndose utilizar un !nico generador para proporcionar energa a varios 4as5es.

Circuito de encendido de un automo$i

Circuito de encendido de un automo$i

Circuito de encendido de un automo$i