ELECTRONICA BASICA para INGENIEROS - …

1 ELECTRONICA BASICA . para INGENIEROS . Gustavo A. Ruiz Robredo Primer circuito integrado. Jack Kilby. 1958. (Cortes a de Texas Instruments Incorporated). ELECTRONICA BASICA . para INGENIEROS . Gustavo A. Ruiz Robredo Primer circuito integrado. Jack Kilby. 1958. (Cortes a de Texas Instruments Incorporated). T tulo: Electr nica B sica para INGENIEROS Autor: Gustavo A. Ruiz Robredo Dpto. Electr nica y Computadores Facultad de Ciencias Universidad de Cantabria Avda. de Los Castros s/n 39005-Santander Espa a Editor: El autor 1 Edici n: Junio-2001. Gustavo A. Ruiz Robredo Impreso en: Servicio de Reprograf a Facultad de Ciencias Universidad de Cantabria Avda. de Los Castros s/n 39005-Santander Espa a : 84-607-1933-2. Dep sito Legal: SA-138-2001. Indice Indice Prefacio I. Breve rese a hist rica sobre la electr nica III. Principales fabricantes de componentes y sistemas electr nicos IX.

2 Tema 1 Caracter sticas del transistor bipolar y FET: Polarizaci n Introducci n 1. Corrientes en un transistor de uni n o BJT 1. Modos de operaci n de un transistor bipolar 2. Concepto de punto de trabajo y recta de carga est tica. 6. Potencia de disipaci n est tica m xima (PCMAX), 7. Circuitos de polarizaci n de transistores bipolares 8. Transistores de efecto de campo 8. Caracter sticas el ctricas del JFET 10. Transistores MOSFET 12. Polarizaci n de los FET 15. Problemas 17. Tema 2 Amplificadores con transistores: Modelos de peque a se al Introducci n 21. Teor a de redes bipuerta 21. An lisis de un circuito empleando par metros {H} 22. Modelo h brido {H} de un transistor bipolar 25. An lisis de un amplificador b sico 30. Par Darlington 33. Modelo equivalente DC, 3 3; Modelo de peque a se al, 3 4. Modelo o de Giacoletto 35. Modelo de peque a se al para transistores FET 36.

3 Amplificadores multietapa 39. Problemas 41. Tema 3 Respuesta en frecuencia de amplificadores Introducci n 45. Consideraciones generales sobre frecuencia 46. An lisis de baja frecuencia: Diagrama de Bode 47. Respuesta a baja frecuencia de amplificadores b sicos 49. Teorema de Miller 50. Respuesta a alta frecuencia de transistores 51. Modelo de alta frecuencia de transistores bipolares, 5 2; E-C en frecuencias altas: efecto Miller, 5 3; E-C con resistencia de emisor en frecuencias altas, 5 4; C-C en frecuencias altas, 5 5; B-C en frecuencias altas, 5 6; Modelo de alta frecuencia de transistores FET, 5 6. Respuesta en frecuencia de amplificadores multietapa 58. Problemas 59. Tema 4 Amplificadores realimentados Introducci n 61. Teor a b sica de realimentaci n 61. Estabilidad de la amplificaci n, 6 2; Reducci n de la distorsi n, 6 3; Producto ganancia-ancho de banda, 6 3.

4 Clasificaci n de los amplificadores 64. Configuraciones b sicas de los amplificadores realimentados 67. Realimentaci n de tensi n en serie 68. Ejemplo de un amplificador realimentado V en serie, 7 1. Realimentaci n de corriente en paralelo 73. Ejemplo de un amplificador realimentado I en paralelo, 7 5. :84-607-1933-2 Dep sito Legal:SA-138-2001. ELECTRONICA B sica para INGENIEROS Realimentaci n de tensi n en paralelo 77. Ejemplo de un amplificador realimentado de V en paralelo, 7 9. Realimentaci n de intensidad en serie 80. Ejemplo de un amplificador realimentado de I en serie, 8 2. Tabla resumen de amplificadores realimentados 84. Problemas 85. Tema 5 Fuentes de corriente y cargas activas Introducci n 87. Espejo de corriente bipolar 87. Fuentes de corriente simples FET 90. Fuente de corriente Widlar 91. Otras fuentes de corriente 92. Fuentes de corriente independientes de la tensi n de polarizaci n, 9 3.

5 Fuente de corriente como carga activa 95. Problemas 96. Tema 6 Amplificador diferencial Introducci n 101. An lisis de un amplificador diferencial b sico bipolar 101. An lisis en continua, 1 0 1; An lisis de las configuraciones en modo com n y diferencial, 1 0 2. Amplificador diferencial bipolar con fuente de corriente 105. Amplificador diferencial con carga activa, 1 0 7; Ejemplo de un amplificador diferencial bipolar complejo, 1 0 8. Amplificadores diferenciales FET 109. Problemas 112. Tema 7 Etapas de salida Introducci n 117. C lculos de potencia 118. Etapa de salida clase A 120. Etapa de salida clase B (Push-Pull) 121. Potencia de salida y eficiencia de la etapa clase B, 1 2 2. Etapa de salida clase AB (Push-Pull) 124. Protecci n contra sobrecarga 125. Distorsi n arm nica 126. Amplificadores de potencia integrados 127. Consideraciones t rmico-ambientales 127. Dispositivos de potencia 132.

6 Transistores bipolares de potencia, 1 3 2; Transistores MOS de potencia, 1 3 3; Transistores IGBT s, 1 3 4. Problemas 136. Tema 8 El amplificador operacional: Fundamentos y aplicaciones b sicas Introducci n 139. El OA ideal 141. Configuraciones b sicas del OA 142. Otras configuraciones b sicas del OA 143. Limitaciones pr cticas del OA 145. Tensiones y corrientes off-set de entrada, 1 4 5; Par metros de frecuencia, 1 4 6; Slew-Rate, 1 4 7; Otros par metros, 1 4 8. Problemas 149. Tema 9 Comparadores de tensi n Introducci n: El OA como comparador 157. Comparadores de tensi n monol ticos 158. Familia 311, 1 5 8; Familia 339, 1 6 0. Algunas aplicaciones de los comparadores de tensi n 160. Detector de nivel, 160; Detector de ventana, 1 6 1; Medidor gr fico de barras, 1 6 1. VI :84-607-1933-2 Dep sito Legal:SA-138-2001. Indice Disparador Schmitt 162. Disparadores Schmitt monol ticos, 1 6 4.

7 Problemas 166. Tema 10 Generadores de se al Introducci n 169. Principios b sicos de los osciladores sinusoidales 169. Control no-lineal de la amplitud, 1 7 1. Circuitos osciladores RC-OA 172. Oscilador de puente de Wien, 1 7 2; Oscilador de cambio de fase, 1 7 3. Osciladores LC, 175. Osciladores de cristal, 176. Oscilador de cristal resonante en serie, 1 7 8; Oscilador de cristal resonante en paralelo, 1 7 8. Consideraciones pr cticas de los osciladores sinusoidales 178. Multivibrador astable 179. Generador de una onda triangular, 180. Temporizadores integrados, 181. Generadores de se al monol ticos, 183. Problemas 186. Tema 11 Reguladores de tensi n Introducci n 189. Reguladores de tensi n con componentes discretos 190. Referencias de tensi n, 1 9 0; Regulaci n de tensi n en serie, 192; Circuitos de protecci n, 1 9 3. Reguladores de tensi n monol ticos 195. Reguladores de tensi n fija tri-terminal, 1 9 5; Reguladores de tensi n ajustable tri-terminal, 1 9 6; Especificaciones de los reguladores de tensi n.

8 1 9 6 . Reguladores de conmutaci n y convertidores DC-DC 197. Problemas 200. Tema 12 Introducci n a los tiristores Introducci n 203. Diodo de cuatro capas 204. SIDAC, 2 0 5; SBS, 2 0 7. Rectificador gobernado de silicio o SCR 207. Activaci n o disparo y bloqueo de los tiristores 209. Activaci n o disparo de un tiristor, 2 0 9; Bloqueo de un tiristor, 2 1 0. Regulaci n en potencia de un SCR 211. Variantes del SCR 212. Foto-SCR o LASCR, 2 1 2; GTO, 2 1 3; PUT, 2 1 3; TRIAC, 2 1 4; TRIAC con acoplado ptico (opto coupler TRIAC), 2 1 4. El transistor UJT o de uni-uni n 215. Funcionamiento de un UJT, 2 1 5; Oscilador de relajaci n con UJT, 2 1 7. Algunas aplicaciones t picas de los tiristores 218. Regulaci n de luz, 2 1 8; Control digital de potencia, 2 1 9; Control de velocidad de motores, 2 2 0; Cargador de bater as basado en un UJT, 2 2 1; Control de calor con sensor de temperatura, 2 2 2.

9 Problemas 223. Bibliograf a 227. Ap ndice Transistor de peque a se al NPN: BC546/548 Transistor de peque a se al NPN: 2N3903/04 Transistor de peque a se al PNP: 2N3905/06 :84-607-1933-2 Dep sito Legal:SA-138-2001. ELECTRONICA B sica para INGENIEROS JFET de canal N: 2N5457 JFET de canal P: 2N5460/62 Amplificador operacional: OA741 Regulador de tensi n ajustable positivo: LM117/317 Regulador de tensi n ajustable negativo: LM137/337 SIDAC: MKP3V129/240 SBS: MBS4991/2/3 SCR: 2N5060 PUT: 2N6027/28 UJT: 2N2646 TRIAC: MAC218A VIII :84-607-1933-2 Dep sito Legal:SA-138-2001. Prefacio Prefacio El objetivo de este libro es proporcionar una herramienta de ayuda did ctica que permita adquirir los conocimientos b sicos de electr nica necesarios en los estudios de Ingenier a T cnica de Telecomunicaci n. El libro ha sido dimensionado para que su contenido pueda ser impartido dentro de una asignatura cuatrimestral.

10 No pretende sustituir a otros libros de consulta ya muy arraigados en el campo de la electr nica, sino resumir los conocimientos de los dispositivos semiconductores e introducir algunos de los circuitos monol ticos m s significativos que existen en el mercado. El alumno adquirir un n cleo de conocimientos b sicos con una fuerte componente pr ctica que constituir n una base id nea para abordar una futura especializaci n en cualquiera de los campos de la electr nica. Se parte de la idea de que el estudiante posee los conocimientos previos de las herramientas de an lisis de circuitos lineales en las asignaturas de Electricidad y Magnetismo y Teor a de Circuitos, y est familiarizado con los modelos y comportamiento circuital de los principales dispositivos electr nicos m s importantes en la asignatura de Componentes y Dispositivos Electr nicos y Fot nicos. De esta manera el alumno pierde la idea del dispositivo como elemento aislado y lo estudia como elemento constitutivo de un circuito m s complejo y en muchos casos de un sistema integrado.