Electrónica analógica

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

1.     Introducción En este blog vamos a hablar de las clases de tecnología que se imparten en el IES José María Morón y Barrientos.  Diferencia entre electricidad y electrónica. La electricidad trabaja con conductores y la electrónica con semiconductores que tienen unas propiedades diferentes. La electrónica ha permitido la miniaturización de los aparatos, la posibilidad de automatización y programación de procesos y un gran desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación. La electricidad:aprovecha la energía de la corriente eléctrica para obtener otro tipo de energías La electrónica:estudia y aprovecha el movimiento de electrones de un circuito para tratar de transmitir información. Componentes electrónicos Todo circuito electrónico está formado por unos componentes básicos: Resistencias Potenciómetros LDR Termisores Diodos y diodos LED Condensadores Transistores Circuitos impresos e integrados Todos estos componentes se encuentran cuando se abre cualquier aparato electrónico (como un ordenador, un DVD o un reproductor de MP3) integrados en un circuito impreso o  placa base. 2. Resistencias electrónicas.                                 En electricidad, la oposición al paso de la corriente hace que las resistencias produzcan calor (ejemplo: una cocina eléctrica, un horno, un radiador eléctrico, una tostadora, un secador de pelo, etc.). En electrónica se trabaja con resistencias mucho más pequeñas que, al oponerse al paso de la corriente, limitan el valor de la intensidad que pasa por el circuito. Las resistencias  tanto en electricidad como en electrónica, se pueden representar de dos formas,ambas igualmente validas:                                                     El valor de la resistencia se mide en ohmios (Ω). Cuantos más ohmios, más se opone la resistencia al paso de la corriente y más baja es esta última. Como en electrónica se trabaja a veces con resistencias muy altas, pueden emplearse múltiplos kΩ, que equivale a mil ohmios. Código de colores de las resistencias Los cuatro anillos de color que puedes ver en una resistencia tienen la función de indicarnos su valor, es decir, de cuántos ohmios son. Aunque no siempre, en casi todas las resistencias el último color suele ser dorado o plateado, por lo que para saber si estamos leyendo los colores bien o mal tenemos que colocar la resistencia con el dorado o el plateado a la derecha.                                       Potenciómetros Los potenciómetros o reóstatos son resistencias de valor variable; algunos potenciómetros tienen una palanca para que podamos modificar su valor girándola, en otros su valor se modifica haciendo girar la pieza de dentro con un destornillador. Aquí tienes un potenciómetro con palanca y otro sin palanca. Siempre tienen tres terminales. El símbolo del potenciómetro es el de la resistencia, pero añadiendo una flecha que indica que su valor es variable. Como se trata de una resistencia, su valor se medirá en W o en kW.                                                                                                                                             Resistencias Dependientes (I) Distinguiremos dos tipos de resistencias dependientes                                             Fotorresistencias o LDR LDR son las siglas en inglés de Light Dependant Resistor (resistencia que varía con la luz).  En español el nombre más correcto de estos componentes es fotorresistencias o fotorresistores, pero el nombre más común es  LDR.                            Son resistencias variables como los potenciómetros, pero tienen la propiedad de que su valor varía en función de la luz que reciben. Cuando no reciben luz, tienen una gran resistencia; en cambio si reciben mucha luz su resistencia baja y dejan pasar la corriente. Su símbolo es el de la resistencia, pero con unas flechas que representan la luz que incide sobre ellas. Su valor se medirá igualmente en Ω ó kΩ, como cualquier resistencia.                                Termistores Los Termistores son resistencias de valor variable. En esta ocasión, varían con la temperatura. Existen dos tipos: Los NTC (Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye con la temperatura. Los PTC(Positive Temperature Coefficient), cuya resistencia aumenta con la temperatura.                      A simple vista no se puede distinguir los NTC de los PTC. Estos son los símbolos de los termistores.                   A veces se escribe en ellos +T o -T. +T querría decir que se trata de un PTC y -T que se trata de un NTC. Naturalmente, su valor se mide en Ω o kΩ. 3. Condensadores Definición. Capacidad. Tipos Formado por dos placas conductoras o armaduras y un aislante entre ellas son componentes capaces de acumular carga eléctrica que luego pueden liberar cuando nos interese; es decir, pueden funcionar como pilas durante un tiempo limitado. Existen dos tipos de condensadores: Cerámicos                                Electrolíticos                                 4. Diodos LED Los diodos que estamos más acostumbrados a ver son los  LED (Light emitter diode). Los LED emiten luz cuando se encuentran en polarización  directa; una de sus funciones más tipicas es avisar de  que un aparato electrónico está encendido: las lucecitas  de colores de los televisores, ordenadores, DVDs, etc.,  son diodos LED .   La pata larga de los LED es el polo positivo. Su símbolo  es igual al del diodo, pero se le añaden ls flechas que  representan la luz que emiten: En el circuito de la izquierda el LED está en polarización   directa, pasa corriente por el circuito, el LED brilla y el motor  gira (lo notas por la flecha que indica movimiento). En el circuito de la derecha el LED está en polarización   inversa: no pasa corriente por el circuito, el LED está  apagado y el motor no se mueve.  5.Transistores Bipolares. PNP y NPN Los transistores son semiconductores que constan de 3 terminales: emisor, colector y base. Aquí tienes imágenes de transistores.                         En una de ellas, puedes ver a qué patilla corresponde cada terminal. Hay diferentes tipos de transistores, pero en este curso sólo estudiaremos los bipolares. Dentro de ellos, según como sea la conexión de sus componentes, hay dos tipos, los NPN y los PNP.  Se simbolizan de la siguiente manera:

        Función lógica a partir de la tabla de la verdad

        Se parte de un sistema electrónico del que sólo se conoce la tabla de la verdad,            para         obtener la función lógica se siguen los siguientes pasos:

         Procedimiento:

        -. Localizar los valores 1 de la salida.

        -. Leer los valores de las variables de entrada para cada caso en los que la salida es 1.

        -. Asignar, por ejemplo para la variable A, A cuando vale 1 y A' cuando vale 0.

        - . Multiplicar los valores obtenidos para cada fila.

        - . Sumar todos los resultados.

       Álgebra de Boole

        La función lógica puede ser bastante larga y compleja, por lo que interesa simplificarla lo   más posible.

        La simplificación se puede obtener a partir de ciertas reglas básicas o propiedades de   Algebra de Boole.

Las propiedades asociativa, distributiva y conmutativa son bastante intuitivas, puesto que existen igualmente en la suma de números naturales a la que estamos acostumbrados; lo mismo ocurre con la propiedad a · 0 = 0.

El resto de propiedades tal vez sí necesiten de una mayor explicación.

Puertas lógicas básicas


Puerta AND

Puerta OR

Puerta NOT

Puerta NAND

Puerta NOR

- Implementación de una función lógica con puertas básicas

Una vez obtenida y simplificada la función que relaciona la salida con las entradas en un sistema electrónico, dicha función puede implementarse, es decir, llevarse a la práctica, mediante un circuito de puertas lógicas básicas.

La simplificación de la función es importante porque nos ahorra el uso de puertas lógicas.

Ejemplo: Obtención del circuito de la función S = A' B' C + A B' C'

Comenzamos por dibujar las tres entradas, A, B y C, y situar al lado de ellas tres puertas NOT que nos permitan obtener las funciones negadas A', B', C'.

Para obtener A' B' C debemos multiplicar las variables correspondientes mediante puertas AND

Procedimiento:

- Dibuja las entradas y añade puertas NOT para negar las variables necesarias

- Realiza las multiplicaciones mediante puertas AND

- Realiza las sumas mediante puertas OR

 

Obtención de la tabla de la verdad de un circuito ya diseñado

La tabla de la verdad, como hemos visto, sirve para obtener la función lógica y con ella poder diseñar el circuito electrónico. Pero es frecuente lo contrario, que nos den el circuito electrónico ya diseñado y que necesitemos obtener su tabla de la verdad para comprender su funcionamiento.

Supongamos que nos piden la tabla de la verdad en el siguiente circuito con dos entradas A y B:

Primer método:

Debemos ir siguiendo el recorrido del circuito y obteniendo la función en cada cable hasta llegar a la salida S. Sabiendo ya la función de salida, podemos obtener la tabla de la verdad, tal y como estudiamos en el tema anterior (4c).

Segundo método:

Podemos obtener la tabla de verdad a partir de la simple observación del comportamiento del circuito.

Necesitamos construir el circuito en un simulador. Luego vamos accionando los interruptores buscando todas las combinaciones de la tabla de verdad (Sin pulsar = 0, pulsado = 1)

A B S

0 0 1

0 1 0

1 0 1

1 1 1

 Trabajo en grupo:

Hemos realizado una incubadora en clase, como proyecto del segundo trimestre.

A continuación verán unas fotos del proyecto.