Electrónica I

Héctor E. Medellín Anaya

Requisitos

Análisis de circuitos: nodos, mallas, teoremas de Thevenin y Norton, Circuitos con capacitores y bobinas.

Cálculo diferencial e integral

Instrumentación electrónica: manejo de fuentes, multímetros, osciloscopio, simbología, manual de reemplazo.

Objetivo del cursoObjetivos generales

•Conocer y utilizar los diferentes modelos de circuitos electrónicos como son la representación gráfica, matemática y circuital de los dispositivos.

•Analizar el comportamiento de los dispositivos electrónicos que se usan en la actualidad.

•Utilizar programas de simulación de redes electrónicas como el paquete SPICE, WorkBench, etc.

•Diseñar redes electrónicas de uso general utilizando los dispositivos electrónicos actuales.

•Probar los diseños estudiados en el laboratorio.

Temario

Unidad 1: Principios del modelado y procesamiento de señal

Unidad 2: Semiconductores, uniones p-n

Unidad 3: El diodo semiconductor y sus aplicaciones

Unidad 4: Transistores bipolares

Unidad 5: Transistor de efecto de campo

Unidad 6: Modelos de transistores bipolares

Unidad 7: Análisis de pequeña señal del BJT

Unidad 8: Análisis de pequeña señal del BJT

BibliografíaBoylestad, R. L., L. Nashelsky, “Electrónica: teoria de circuitos y dispositivos electrónicos”, Prentice Hall, 2003.

Norbert R. Malik, Circuitos electrónicos, análisis, simulación y diseño. Prentice Hall. ISBN: 84-89660-03-4

Millman and Halkias. Integrated Electronics. McGraw-Hill.

E. Norman Lurch. Fundamentos de Electrónica. CECSA (1989).

A. Sedra, K. C. Smith. Dispositivos Electrónicos y Amplificación de Señales. McGraw-Hill, 2006

Cisneros Parra J. U., Prácticas de electrónica I, Diodos y transistores. Pirmera edición, 2010.

UNIDAD 1: Principios del modelado y procesamiento de

señal

CURSO DE ELECTRÓNICA I

CONTENIDO

• Desarrollo histórico de la electrónica

• Características tensión-corriente de los dispositivos

• Amplificadores

• Entradas y salidas

• Amplificadores diferenciales

• Limitaciones

Desarrollo histórico de la electrónica

En 1883 Edison inventó el diodo de vacío.

La electrónica se originó 1896 con la transmisión de la señal sin cable por Marconi en Italia y Popov en Rusia.

En 1907 Lee DeForest añadió al diodo una rejilla de control.

En 1947 William Schockley, John Bardeen y Walter Brattain desarrollaron el transistor de unión trabajando para la Bell Telephone.

El circuito integrado fue inventado independientemente por Jack Kilby en Texas Instrument y por Robert Noyce en Fairchild Semiconductor.

Características tensión-corriente de los dispositivos

En la electrónica, las tensiones y corrientes aplicadas son, en general, señales que contienen información que el circuito procesará de algún modo.

En los sistemas analógicos la información se codifica en las formas de onda de tensiones o corrientes y el procesamiento podría traducirse en hacer la señal mayor o menor, en eliminar ruidos, cambiar su forma, determinar el valor pico, medio o combinarla con otra señal.

En sistemas digitales las señales son secuencias de números binarios; los valores altos y bajos de una corriente o de una tensión representan respectivamente los valores binarios uno y cero.

Un lado del circuito, la parte izquierda, funciona como la entrada y la señal entra en forma de tensión o corriente. El otro extremo del circuito, el derecho, funciona como salida y la señal procesada sale del circuito y pasa a ser observable para llevar a cabo alguna función útil o para ser procesada por otro circuito.

Circuito electrónico

Entrada Salida

Algunas veces la entrada estará conectada a "transductores de entrada" estos convierten variables físicas como el sonido, temperatura, presión, etc., en señales eléctricas codificadas en variaciones de tensión o corriente. En algunos casos las señales serán de corriente alterna y en otras de corriente continua.

La salida se representa por una resistencia de carga, esta representa un "transductor de salida" que convierte la energía eléctrica en otra magnitud física, como sonido, luz, etc. O, en otro caso, la resistencia de carga podría representar la entrada de otro circuito de procesamiento de señal.

Algunos circuitos no tiene entrada como un generador de señales.

Otra idea importante es la de polarización. Los circuitos sólo son capaces de amplificar señales debido a la conversión de potencia continua en potencia de señal. Las señales de tensión y de corriente se encuentra superpuestas sobre los niveles de polarización.

Curvas VI de algunos dispositivos

Resistencia: vR

i

1

Fuente de tensión independiente:

? iVv ss

Fuente de corriente independiente: ? vIi SS

Corto y circuito abierto:

CuadripolosDefinición de un cuadripolo:

Ejemplo:

Fuente de tensión controlada por tensión

Fuente de corriente controlada por corriente

VCCS y CCVS

Modelado y curvas vi

Valor rms de una tensión

L

i Rtv

tP2

L

T

T

L

T

imed

R

dvT

dRv

TdP

TP

2

0

2

0

2

0

1

11

T

L dvT

v0

21

Potencia instantánea:

Potencia media:

Voltaje rms:

Necesidad de amplificadores

Amplificadores en cascada

22

12

2121

22

2

02

12

21

1

21

oL

L

oi

ivvv

oL

Lv

oi

iv

RRR

RR

RAAA

RRR

v

vA

RR

R

vv

A

12

2

oi

i

RRR

Factor de carga intermedio: